Γηπιωκαηηθή Δξγαζία ηνπ θνηηεηή ηνπ Σκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ηεο Πνιπηερληθήο ρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξψλ

Transcript

1 ΠΑΝΔΠΙΣΗΜΙΟ ΠΑΣΡΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΔΚΣΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΥΑΝΙΚΩΝ ΚΑΙ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΑ ΤΠΟΛΟΓΙΣΩΝ ΣΟΜΔΑ ΤΣΗΜΑΣΩΝ ΗΛΔΚΣΡΙΚΗ ΔΝΔΡΓΔΙΑ ΔΡΓΑΣΗΡΙΟ ΠΑΡΑΓΩΓΗ, ΜΔΣΑΦΟΡΑ, ΓΙΑΝΟΜΗ ΚΑΙ ΥΡΗΙΜΟΠΟΙΗΔΩ ΗΛΔΚΣΡΙΚΗ ΔΝΔΡΓΔΙΑ Γηπιωκαηηθή Δξγαζία ηνπ θνηηεηή ηνπ Σκήκαηνο Ζιεθηξνιφγσλ Μεραληθψλ θαη Σερλνινγίαο Τπνινγηζηψλ ηεο Πνιπηερληθήο ρνιήο ηνπ Παλεπηζηεκίνπ Παηξψλ Μπάξια Ησάλλε Αξηζκφο Μεηξψνπ: 6579 Θέκα «Μειέηε Τπεξάθηηνπ Αηνιηθνύ Πάξθνπ θαη ύλδεζή ηνπ ζην Γίθηπν» Δπηβιέπσλ Γξ.-Μερ. Γαβξηήι Β. Γηαλλαθφπνπινο Αξηζκόο Γηπιωκαηηθήο Δξγαζίαο: /2012 Πάηξα, Οθηψβξηνο

2 2

3 Αξηζκόο Γηπιωκαηηθήο Δξγαζίαο: /2012 Θέκα: «Μειέηε Τπεξάθηηνπ Αηνιηθνύ Πάξθνπ θαη ύλδεζή ηνπ ζην Γίθηπν» Φνηηεηήο: Μπάξιαο Ησάλλεο Δπηβιέπσλ: Γαβξηήι Β. Γηαλλαθφπνπινο Πεξίιεςε θνπφο απηήο ηεο δηπισκαηηθήο εξγαζίαο είλαη ε κειέηε φισλ ησλ ζηνηρείσλ πνπ είλαη αλαγθαία γηα ηελ θαηαζθεπή ελφο ππεξάθηηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ θαη ηεο δηαζχλδεζεο ηνπ ζην δίθηπν κεηαθνξά θαη δηαλνκήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Γίλεηαη κηα αλαθνξά ζηηο αλεκνγελλήηξηεο πνπ ππάξρνπλ θαη κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ ζε αληίζηνηρεο κειέηεο. Δπίζεο νη ηνπνινγίεο πνπ κπνξνχλ λα ζηεξίμνπλ ζηε δηαζχλδεζε ησλ αλεκνγελλεηξηψλ θαη λα θαηαζηήζνπλ δπλαηή ηελ δεκηνπξγία ελφο πάξθνπ,αιιά θαη ηα ηερλνινγηθά κέζα κε ηα νπνία κπνξνχκε λα κεηαθέξνπκε απηή ηελ ελέξγεηα ζην δίθηπν δηαλνκήο θαη κεηαθνξάο ψζηε λα ρξεζηκνπνηεζεί πξνο νπνηαδήπνηε θαηεχζπλζε. Σέινο παξνπζηάδεηαη κηα κειέηε ελφο πάξθνπ ζε κηα παξάθηηα πεξηνρή ηεο ρψξαο πξνζδίδνληαο ζηνηρεία φκνηα κε ηηο πεξηζζφηεξεο πεξηνρέο πνπ κπνξνχλ λα δερηνχλ κηα ηέηνηα θαηαζθεπή. Ζ κειέηε νινθιεξψλεηαη κε κηα πξνζνκνίσζε κηαο αλεκνγελλήηξηαο ηνπ ηχπνπ πνπ πξνηείλεηαη λα εγθαηαζηαζεί θαη παξνπζηάδεη ηα απνηειέζκαηα ιεηηνπξγίαο ηεο ζηηο αηνιηθέο ζπλζήθεο πνπ επηθξαηνχλ ην κεγαιχηεξν δηάζηεκα. 3

4 4

5 Abstract The aim of this dissertation was to present a project of an offshore wind farm including every point which is considered on a familiar construction and reviling the kinds of connections to the grid between that. There is a reference to the spices of wind turbines produced and used by the industry. Moreover the topologies of wind farms based on hvac or hvdc transmission systems, presenting categories with solutions for both cases. At the end a project of an offshore farm in the Greek coastline took place providing a solution to the majority of same areas around Greece with the same wind characteristics and depths. To sum up a simulation of a DFIG wind turbine functioned under the areas wind data giving an image of the pure power that is able to produce. 5

6 6

7 Δπραξηζηίεο Σηο ζημείο αςηό θα ήθελα να εςσαπιζηώ θεπμά ηον κύπιο Γαβπιήλ Β. Γιαννακόποςλο,επιβλέπονηα καθηγηηή μος πος με εμπιζηεύηηκε να επγαζηώ ζε ένα θέμα πος διάλεξα ο ίδιορ,πποζθέπονηάρ μος πολύηιμερ ζςμβοςλέρ και καθοδήγηζη ζηην ποπεία εξέλιξηρ ηηρ επγαζίαρ. Επίζηρ ηον εςσαπιζηώ για ηο σπόνο πος διέθεζε ηιρ ζηιγμέρ πος σπειάζηηκα ηιρ ζςμβοςλέρ ηος αλλά και για ηην άμεζη ανηαπόκπιζη ηος ζε κάθε πποβλημαηιζμό μος. Θέλω να εςσαπιζηώ θεπμά ηον Αδεπθό μος πος με βοήθηζε ζηην μοπθοποίηζη ηος κειμένος και ζηιρ ςποδείξειρ ηος ζηον κειμενογπάθο Word. Τέλορ θέλω να εςσαπιζηήζω όλοςρ ηοςρ καθηγηηέρ μος,ηοςρ μεηαπηςσιακούρ και πποπηςσιακούρ θοιηηηέρ πος με βοήθηζαν ζηην διάπκεια ηηρ θοίηηζηρ μος ζηη ζσολή,όπωρ και ηην οικογένεια μος και ηοςρ θίλοςρ μος για ηην αμέπιζηη ζςμπαπάζηαζη όλα αςηά ηα σπόνια. 7

8 8

9 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΚΟΝΩΝ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 1 - ΔΗΑΓΧΓΖ Αηνιηθή ελέξγεηα ζε παγθφζκηα θιίκαθα Αηνιηθή ελέξγεηα ζηελ Διιάδα Αηνιηθή ελέξγεηα θαη πεξηβάιινλ ΚΔΦΑΛΑΗΟ 2 ΑΗΟΛΗΚΖ ΔΝΔΡΓΔΗΑ Άλεκνο Σξφπνη κέηξεζεο αηνιηθνχ δπλακηθνχ Βαζηθά ζηνηρεία Αεξνδπλακηθήο Μεηαβνιέο ηαρχηεηαο αλέκνπ Ηζρχο θαη Δλέξγεηα Αλέκνπ πληειεζηήο απφδνζεο Αξρή ιεηηνπξγίαο ησλ αλεκνθηλεηήξσλ κε νξηδφληην άμνλα Γσλία βήκαηνο πηεξπγίνπ Απψιεηα ζηήξημεο ΚΔΦΑΛΑΗΟ 3 - ΑΝΔΜΟΓΔΝΝΖΣΡΗΔ Σχπνη Αλεκνγελλεηξηψλ Αλεκνγελλήηξηεο νξηδφληηνπ άμνλα Αλεκνγελλήηξηεο θαηαθφξπθνπ άμνλα Γνκή ησλ Αλεκνγελλεηξηψλ Κχξηνη Σχπνη Αλεκνγελλεηξηψλ Αλεκνγελλήηξηεο ζηαζεξήο ηαρχηεηαο Αλεκνγελλήηξηεο κεηαβιεηήο ηαρχηεηαο Παξαγσγή ελέξγεηαο Κακπχιε ηζρχνο Παξαγσγή ελέξγεηαο Αιιειεπίδξαζε κε ην δίθηπν Ζιεθηξνληθνί Μεηαηξνπείο Ηζρχνο Μεηαηξνπέαο κε αλνξζσηή δηφδσλ ζε ζεηξά κε αληηζηξνθέα ζπξίζηνξ Μεηαηξνπέαο κε αλνξζσηή δηφδσλ ζε ζεηξά κε αληηζηξνθέα IGBT Μεηαηξνπέαο κε αληηζηξνθείο IGBT Μεηαηξνπέαο TANDEM Μεηαηξνπείο πνιιψλ επηπέδσλ

10 ΚΔΦΑΛΑΗΟ 4 ΑΗΟΛΗΚΑ ΠΑΡΚΑ Πάξθα Αηνιηθά Πάξθα ζηε ηεξηά Τπεξάθηηα Αηνιηθά Πάξθα (Offshore Wind Farm) Σνπνινγίεο χλδεζεο Αηνιηθψλ Πάξθσλ Αηνιηθά πάξθα κε ζχλδεζε AC Αηνιηθά πάξθα κε ζχλδεζε AC/DC Αηνιηθά πάξθα κε ζχλδεζε DC χζηεκα κεηαθνξάο Ζιεθηξηθήο Δλέξγεηαο HVDC HVAC κεηαθνξά HVDC κεηαθνξά βαζηζκέλε ζε LCC HVDC κεηαθνξά βαζηζκέλε ζε VSC ΚΔΦΑΛΑΗΟ 5 - ΜΔΛΔΣΖ ΤΠΔΡΑΚΣΗΟΤ ΠΑΡΚΟΤ Δπηινγή Σνπνζεζίαο Δγθαηάζηαζεο Αηνιηθνχ Πάξθνπ Γηαδηθαζία ρνξήγεζεο αδεηψλ Ννκηθή Καηάζηαζε Κξηηήξηα Αδεηνδφηεζεο Ζ θαηάζηαζε ζηελ Διιάδα Δγθαηάζηαζε ησλ βάζεσλ ησλ Αλεκνγελλεηξηψλ ζην ππζκέλα Δίδε Βάζεσλ ζε Τπεξάθηηεο Αλεκνγελλήηξηεο Jacket Foundation Δπηινγή Αλεκνγελλεηξηψλ Αλάιπζε ηεο επηινγήο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ηχπνπ αλεκνγελλεηξηψλ χγθξηζε αζχγρξνλσλ θαη ζχγρξνλσλ γελλεηξηψλ ρεκαηηζκφο Πάξθνπ θαη δηαζχλδεζε ησλ αλεκνγελλεηξηψλ Οηθνλνκηθνί παξάγνληεο Οηθνινγηθνί πεξηνξηζκνί ΚΔΦΑΛΑΗΟ 6 ΠΡΟΟΜΟΗΧΖ ΤΣΖΜΑΣΟ ηνηρεία Πξνζνκνίσζεο Έιεγρνο Αζχγρξνλεο γελλήηξηαο δηπιήο ηξνθνδνζίαο Μνληέιν αζχγρξνλεο γελλήηξηαο DC δηαζχλδεζε Μεηαηξνπείο παικψλ PWM Μεηαηξνπέαο ζηε πιεπξά ηνπ ξφηνξα

11 Μεηαηξνπέαο ζηε πιεπξά ηνπ δηθηχνπ Υαξαθηεξηζηηθέο ιεηηνπξγίαο ζε κεηαβνιέο ηνπ αλέκνπ ΠΑΡΑΡΣΖΜΑ Βηβιηνγξαθία Ηζηνιφγην

12 12

13 ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΕΙΚΟΝΩΝ χήμα 1.1 Παγκόςμια ποςοςτά εγκαταςτημζνησ αιολικήσ ιςχφοσ ανά χρόνο χήμα 1.2 Διάγραμμα εγκατεςτημζνησ ιςχφσ από χήμα 1.3 Εργαςίεσ εγκατάςταςησ βάςεων ανεμ/τριϊν ςτη θάλαςςα χήμα 2.1 Κφκλοσ θζρμανςησ και ψφξησ αιολικοφ δυναμικοφ χήμα 2.2 α) Ανεμόμετρο με μζτρηςη ταχφτητασ ςτον άξονα, β) Ανεμόμετρο Sonic χήμα 2.3 Ροδόγραμμα ανζμου χήμα 2.4 Γραφική παράςταςη τησ κατανομήσ Weibull χήμα 2.5 ωλήνασ ροήσ ενόσ ανεμοκινητήρα χήμα 2.6 υντελεςτήσ απόδοςησ C p ςε ςχζςη με τη τιμή του λ χήμα 2.7 Αεροτομή ενόσ πτερυγίου χήμα 2.8 Ζλεγχοσ γωνίασ βήματοσ πτερυγίου β χήμα 2.9 Γωνία απϊλειασ ςτήριξησ χήμα 3.1 Εξζλιξη μεγζθουσ Ανεμογεννητριϊν χήμα 3.2 Είδη ανεμοκινητήρων χήμα 3.3 Δομή ανεμογεννήτριασ χήμα 3.4 Αςφγχρονη γεννήτρια βραχυκυκλωμζνου κλωβοφ χήμα 3.5 Αςφγχρονη γεννήτρια δακτυλιοφόρου δρομζα (optislip system) χήμα 3.6 Αςφγχρονη γεννήτρια δακτυλιοφόρου δρομζα διπλήσ τροφοδοςίασ χήμα 3.7 υγχρονη γεννήτρια Μόνιμου Μαγνήτη χήμα 3.8 Καμπφλη ιςχφοσ δρομζα ςε ςχζςη με την ταχφτητα του ανζμου χήμα 3.9 Μετατροπζασ διόδων-θυρίςτορ με μια Αςφγχρονη Γεννήτρια χήμα 3.10 Μετατροπζασ IGBT με διόδουσ ελεφθερησ διζλευςησ χήμα 3.11 Μετατροπζασ TANDEM χήμα 3.12 Μετατροπζασ πολλϊν επιπζδων χήμα 4.1 Αιολικό πάρκο ςτη ξηρά χήμα 4.2 Τπεράκτιο αιολικό πάρκο χήμα 4.3 Σοπολογία μικροφ πάρκου ac χήμα 4.4 Σοπολογία μεγάλων αιολικϊν πάρκων ac χήμα 4.5 Σοπολογία αιολικοφ πάρκου ac/dc χήμα 4.6 Σοπολογία μικροφ αιολικοφ πάρκου dc χήμα 4.7 Σοπολογία μεγάλων αιολικϊν πάρκων dc χήμα 4.8 Σοπολογία αιολικοφ πάρκου dc με ςφνδεςη των ανεμογεννητριϊν ςε ςειρά χήμα 4.9 Χαρακτηριςτικό διάγραμμα χρήςησ ςυςτημάτων Τψηλήσ Σάςησ χήμα 4.10 φςτημα μεταφοράσ με μετατροπήσ πηγϊν ρεφματοσ LCC χήμα 4.11 φςτημα μεταφοράσ με μετατροπείσ πηγϊν τάςησ VSC χήμα 4.12 Πενταβάθμια γραμμή μεταφοράσ VSC χήμα 5.1 Αιολικόσ Χάρτησ τησ Ελλάδασ με μζςη ταχφτητα ανζμου χήμα 5.2 Χάρτησ αξιοποιήςιμων θαλάςςιων περιοχϊν του ελληνικοφ θαλάςςιου ςυμπλζγματοσ χήμα 5.3 Χαρακτηριςτικά Αιολικοφ δυναμικοφ ςτο Νομό Αιτωλοακαρνανίασ χήμα 5.4 Βάςεισ ανεμογεννητριϊν για πυθμζνεσ μζχρι 50 μζτρα χήμα 5.5 Βάςεισ ανεμογεννητριϊν για πυθμζνεσ άνω των 100 μζτρων χήμα 5.6 Θεμελίωςη JACKET μιασ υπεράκτιασ ανεμογεννήτριασ χήμα 5.7 Η λίςτα με τισ 10 μεγαλφτερεσ καταςκευαςτικζσ εταιρίεσ ανε/τριων το

14 χήμα 5.8 Χαρακτηριςτικζσ λειτουργίασ των ανεμογεννητριϊν GAMESA 2MW για τισ διάφορεσ διαμζτρουσ των πτερυγίων χήμα 5.9 Χαρακτηριςτική λειτουργίασ ανεμογεννήτριασ 2.3MW ςφγχρονησ γεννήτριασ μόνιμου μαγνήτη και διάμετρο 113 μζτρα από την εταιρία Siemens χήμα 5.10 Παρουςίαςη ςτο χάρτη τησ περιοχήσ τον ςχηματιςμό του Πάρκου χήμα 5.11 ημείο επαφήσ των τριϊν δικτφων και διαςφνδεςησ τουσ ςτο δίκτυο χήμα 5.12 Μακζτα ενόσ ςταθμοφ υπεράκτιου αιολικοφ πάρκου χήμα 6.1 Πλήρεσ μοντζλο προςομοίωςησ λειτουργίασ DFIG ανεμογεννήτριασ χήμα 6.2 Ζλεγχοσ ρευμάτων αναφοράσ ςτο πρόγραμμα PSCAD χήμα 6.3 Ελεγκτζσ ρευμάτων ldr lqr με την τελική ςυνιςτϊςα lr χήμα 6.4 Τπολογιςμόσ μηχανήσ ιςχφοσ ςτο δρομζα τησ ανεμογεννήτριασ χήμα 6.5 Κομμάτι τησ ςφνδεςησ του μετατροπζα ςτη μεριά του δικτφου χήμα 6.6 Ζλεγχοσ από τη μεριά του δικτφου με προςανατολιςμό ςτισ τάςεισ χήμα 6.7 Ελεγκτήσ τάςεων ςτη μεριά του δικτφου-τάςεισ αναφοράσ χήμα 6.8 Μοντζλο μετατροπζα ςτο PSCAD χήμα 6.9 Σρόποσ παλμοδότηςησ των ςτοιχείων του μετατροπζα ςτην πλευρά του ρότορα χήμα 6.10 Παλμοδότηςη των ςτοιχείων του μετατροπζα ςτη πλευρά του δικτφου χήμα 6.11 Κυματομορφζσ Σαχφτητασ ανζμου Vw, Μηχανικήσ Ιςχφσ ανεμοκινητήρα Pw και Μηχανικήσ Ροπήσ χήμα 6.12 Παρουςίαςη Ενεργοφ (Pg) και Άεργου (Qg) ιςχφοσ, Ηλεκτρικήσ (TE) και Μηχανικήσ (TM) Ροπήσ τησ γεννήτριασ, με τα παραπάνω δεδομζνα ανζμου χήμα 6.13 Μεταβολζσ ροπϊν ςτην γεννήτρια και ςτον δρομζα χήμα 6.14 Απεικόνιςη Ενεργοφ και Άεργου Ιςχφοσ χήμα 6.15 ρεφματα δρομζα ςτο πεδίο d-q χήμα 6.16 Σάςησ ςτα άκρα του DC πυκνωτή τησ διάταξησ χήμα 6.17 φγκριςη ςημάτων τάςησ αναφοράσ και τριφαςικήσ γωνίασ δικτφου χήμα 6.18 Παρουςίαςη των κυματομορφϊν τησ Σάςησ αναφορά τησ φάςησ a του δικτφου με τη τριφαςική γωνία χήμα 6.19 Αποτελζςματα τησ ςφγκριςησ των μορφϊν τησ Σάςησ Varef και γωνίασ phi είναι ο ςχηματιςμόσ τησ παλμοδότηςησ του IGBT T1s χήμα 6.20 Απεικόνιςη ρεφματοσ μετά τον μετατροπζα ςτη φάςη a χήμα 6.21 Κυματομορφή τάςησ εξόδου του μετατροπζα ςτη φάςη α χήμα 6.22 υνολική μορφή ρεφματοσ εξόδου la χήμα 6.23 υνολική μορφή τησ τάςησ εξόδου Va

15 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 1 - ΔΙΑΓΩΓΗ Ζ ελέξγεηα απνηειεί έλα απφ ηα ζεκαληηθφηεξα αγαζά ηεο ζχγρξνλεο θνηλσλίαο. Ζ ελέξγεηα έρεη άκεζε ζρέζε κε ην ξπζκφ αλάπηπμεο κηαο ρψξαο αιιά θαη κηαο θνηλσλίαο. εκαληηθή είλαη θαη ε ηερλνινγηθή δηάζηαζε πνπ έρεη λα θάλεη κε ηελ παξαγσγή θαη ηε δηαρείξηζε ηεο ελέξγεηαο,ηε ρξήζε ηεο, ηελ απνζήθεπζε, ηε κεηαηξνπή ηεο. Αθφκα θαη ε πεξηβαιινληηθή δηάζηαζε ηεο ελέξγεηαο έρεη κεγάιε ζεκαζία,δηφηη ε ελέξγεηα θάλεη έλαλ θχθιν πνπ μεθηλάεη θαη θαηαιήγεη ζην πεξηβάιινλ. Όηη είδνπο ελέξγεηα θαη λα ρξεζηκνπνηεζεί απφ ηνπο αλζξψπνπο πξνέξρεηαη απφ ζηνηρεία ηεο θχζεο, κεηαηξέπεηαη ζε σθέιηκε ηζρχ γηα ηνλ άλζξσπν θαη επηζηξέθεη κε θάπνηα άιιε κνξθή μαλά ζηε θχζε. Οη πξσηνγελείο πεγέο γηα ηελ παξνρή ελέξγεηαο είλαη ηξεηο θχξηεο θαηεγνξίεο. Σα νξπθηά θαχζηκα πνπ θαηέρνπλ ηα κεγαιχηεξα πνζνζηά κεηαηξνπήο ελέξγεηαο,πεξίπνπ ην 80%. Δθεί εληάζζνληαη ν άλζξαθαο,ην πεηξέιαην θαη ην θπζηθφ αέξην. Οη αλαλεψζηκεο πεγέο είλαη έλα είδνο πνπ πξνρσξάεη κε κεγάια βήκαηα απηή ηε ζηηγκή. Αλαθέξεηαη ζε πδξνειεθηξηθή ελέξγεηα θπξίσο αιιά κε κεγάινπο ξπζκνχο απμάλνπλ ηα πνζνζηά ηνπο νη αηνιηθή θαη ειηαθή ελέξγεηα,ελψ ηειεπηαίεο ζηε ιίζηα είλαη νη γεσζεξκηθή θαη βηνκάδα. Σέινο ε ππξεληθή ελέξγεηα θαιχπηεη έλα 5% ηεο παγθφζκηαο ελέξγεηαο θαη απνηειεί κηα ιχζε αβέβαηε φζν αθφκα ε ηερλνινγία δελ κπνξεί λα πεξηνξίζεη ζην ειάρηζην ζθάικαηα φπσο ην πξφζθαην ζηε Φνπθνπζίκα πνπ θφζηηζε ηε δσή ζε πνιινχο αλζξψπνπο. Λφγνη φπσο ην θαηλφκελν ηνπ ζεξκνθεπίνπ, ε αχμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ πιαλήηε,αιιά θαη ε κείσζε ησλ απνζεκάησλ νξπθηνχ πινχηνπ πνπ ζηαδηαθά αθαλίδεηαη γηα λα πξνζθέξεη ελέξγεηα ζηα εθαηνκκχξηα ησλ αλζξψπσλ πνπ θαηνηθνχλ πιένλ ζηνλ πιαλήηε έθεξαλ λέεο πξνηεξαηφηεηεο. Σα ζπκβνχιηα ηεο G8 ηα ηειεπηαία ρξφληα έρνπλ ζέζεη βαζηθφ ζέκα ηελ ελεξγεηαθή επάξθεηα ηνπ πιαλήηε κε θχξην ραξαθηήξα ηε κείσζε ηεο επηβάξπλζεο απφ ξχπνπο θαη ζσκαηίδηα πνπ επεξεάδνπλ ην πεξηβάιινλ. ηελ θαηεχζπλζε απηνί θαη νη θπβεξλήζεηο ησλ αλεπηπγκέλσλ ρσξψλ πξνζπαζνχλ λα πινπνηήζνπλ έξγα θαηαζθεπήο ΑΠΔ είηε σο βαζηθνί παξάγνληεο,είηε δίλνληαο δειεαζηηθά θίλεηξα ζε επηρεηξήζεηο λα γίλνπλ αλάδνρνη. Σν απνηέιεζκα είλαη ηα ηειεπηαία ρξφληα λα ηξέρνπλ πνιιέο κειέηεο κε βάζε ηηο ΑΠΔ θαη θπξίσο ηα αηνιηθά πάξθα κηαο θαη παξάγνπλ κεγάια πνζά ελέξγεηαο. Πνιιέο απφ απηέο ηηο κειέηεο παίξλνπλ ζάξθα θαη νζηά, σζηφζν ε βηνκεραλία εμέιημεο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ πξνζπαζεί φιν θαη πεξηζζφηεξν λα δψζεη ιχζεηο,πξνηείλνληαο φιν θαη κεγαιχηεξεο θαηαζθεπέο ζε ζηεξηά αιιά θπξίσο ζηε ζάιαζζα. Μάιηζηα ηα ηειεπηαία ρξφληα ηα κεγέζε γελλεηξηψλ έρνπλ θηάζεη ζε ζεκείν λα ζεσξνχληαη αξθεηά ζεβαζηά (6-7 MW), αιιά θαη ηα πηεξχγηα έρνπλ αιιάμεη πιηθφ θαη ζρεδίαζε πνπ ζηνρεχεη ζηελ κεγαιχηεξε θαη ζηαζεξφηεξε πεξηζηξνθή ηνπ δξνκέα. 1.1 Αηνιηθή ελέξγεηα ζε παγθόζκηα θιίκαθα ηηο πην αγλέο κνξθέο ελέξγεηαο θαη κε κεγάιε αλάπηπμε θαη πξνψζεζε ηα ηειεπηαία ρξφληα εληάζζεηαη ε αηνιηθή ελέξγεηα. ρεδφλ φιεο νη ελεξγεηαθέο δηαβνπιεχζεηο γχξσ απφ ηε κειινληηθή αλάπηπμε ηεο ελεξγεηαθήο βηνκεραλίαο 15

16 ζπγθιίλνπλ ζηελ αχμεζε ησλ αλαλεψζηκσλ πεγψλ. Ζ αηνιηθή ελέξγεηα έρεη θπξηαξρήζεη απηή ηε ζηηγκή σο ε πην δηαδεδνκέλε ΑΠΔ. Ο ιφγνο βέβαηα είλαη ε δπλαηφηεηεο εγθαηάζηαζεο,αιιά θαη ηα πνζά ελέξγεηαο πνπ κπνξεί λα πξνζθέξεη. Δπίζεο πξφθεηηαη γηα κηα βηνκεραλία πνπ ηα ηειεπηαία ρξφληα εμειίρζεθε θαηαθφξπθα. Οη ζηαηηζηηθέο ιέλε φηη απηή ηε ζηηγκή ζηε παγθφζκηα βηνκεραλία ηεο αηνιηθήο ελέξγεηαο απαζρνινχληαη εξγαδφκελνη θαη αλακέλεηαη λα θηάζνπλ ην 1 εθαηνκκχξην ηα επφκελα ρξφληα. εκαληηθφ ξφιν ζε απηφ έρεη ε δπλαηφηεηα αλέγεξζεο ελφο αηνιηθνχ πάξθνπ αιιά θαη ν βαζκφο απφδνζεο ηνπ θαζψο ην θφζηνο παξαζθεπήο κηαο kwh είλαη άκεζα ζπγθξίζηκν κε απηφ ηνπ ιηγλίηε. Σα ζηνηρεία κάιηζηα δείρλνπλ πσο έρεη αιιάμεη ν ξπζκφο εγθαηαζηεκέλεο ελέξγεηαο αλά ρξφλν απφ ην 1996 κέρξη ζήκεξα ζε παγθφζκην επίπεδν,ζην ζρήκα 1.1. Δίλαη θαλεξφ πσο ε ελέξγεηα απηή είλαη άκεζα εθκεηαιιεχζηκε θαη απηφ δεκηνπξγεί πνιιέο ειπίδεο γηα ηελ κείσζε ξχπσλ θαη βιαβεξψλ γηα ην πεξηβάιινλ εγθαηαζηάζεσλ πνπ ρξφληα ηψξα ην κνιχλνπλ. Δίλαη ην θχξην επηρείξεκα πνπ πξνηάζζνπλ νη παγθφζκηνη νξγαληζκνί γηα λα δεκηνπξγήζνπλ έλα θιίκα πνπ λα επδνθηκεί ε εγθαηάζηαζε ηέηνηνλ κνξθψλ ελέξγεηαο. χήμα 1.1 Παγκόςμια ποςοςτά εγκαταςτημζνησ αιολικήσ ιςχφοσ ανά χρόνο 1.2 Αηνιηθή ελέξγεηα ζηελ Διιάδα ηελ Διιάδα είκαζηε παξαδνζηαθά κηα ρψξα κε δπλαηνχο αλέκνπο θαη κειηέκηα. ε απηφ ζπληειεί θαη ε κεγάιε αθηνγξακκή κηαο θαη απφ εθεί πξνέξρνληαη νη αιιαγέο ζηα αηνιηθά ζηνηρεία φπσο νη αέξηεο κάδεο κε δηαθνξά ζεξκνθξαζίαο. Δπίζεο ε λεζησηηθή ρψξα έρεη κεγάιε παξάδνζε ζηε ρξεζηκνπνίεζε ηνπ αλέκνπ γηα δηάθνξεο εξγαζίεο πνπ απαηηνχζαλ ηδηαίηεξε ηζρχ. Δίλαη γλσζηφ πσο αλεκφκπινη ζηνιίδνπλ ηα θπθιαδίηηθα λεζηά, αιιά θαη ζε νιφθιεξν ην αηγαίν,θάπνηνη αθφκα ζπλερίδνπλ λα ιεηηνπξγνχλ αθφκα θαη ηψξα πνπ ζηέθνπλ πεξηζζφηεξν σο ηνπξηζηηθφ έθζεκα. Σα ηειεπηαία ρξφληα ιφγσ ηεο γεληθφηεξεο παγθφζκηαο ζηξνθήο ζηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο,αιιά θαη ελ κέζσ ηεο νηθνλνκηθήο θξίζεο ζηελ Δπξψπε,κεγάια θνηλνηηθά πξνγξάκκαηα έρνπλ δψζεη θίλεηξν ζε ζρέδηα γηα 16

17 θαηαζθεπή αηνιηθψλ πάξθσλ ζε φιε ηε ρψξα. Ήδε έρνπλ εγθαηαζηαζεί αξθεηά MW ελέξγεηα απφ αλεκνγελλήηξηεο θαη ε αλάπηπμε ηα ηειεπηαία ρξφληα είλαη θαηαθφξπθε φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.2. Απηφ βέβαηα μεθίλεζε κεηά ην 2007 φπνπ ε ΔΔ ζπκθψλεζε ην γλσζηφ « »,δειαδή ηε κείσζε 20% ησλ ξχπσλ κε ηαπηφρξνλε αχμεζε ζην 20% ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο απφ ΑΠΔ θαη φια απηά κε ρξνληθφ νξίδνληα ην Λφγσ ησλ ζπλζεθψλ πνπ επηθξαηνχλ ζηε ρψξα γα ηειεπηαία ρξφληα ην πξφγξακκα ζηελ Διιάδα δελ μεθίλεζε κε ηηο θαιχηεξεο δνκέο. Όκσο πιέσλ ηα εγθαηεζηεκέλα πάξθα ζηα νξεηλά ηεο ρψξαο έρνπλ ήδε θέξεη έλα απνηέιεζκα θνληά ζην 9-10% θαη ππνινγίδνληαη πξνεθηάζεηο ζηα ήδε ππάξρνληα. χήμα 1.2 Διάγραμμα εγκατεςτημζνησ ιςχφσ από Σελ φγδνε ζέζε παγθνζκίσο ζηελ εγθαηεζηεκέλε αηνιηθή ηζρχ θαηαιακβάλεη ε Διιάδα ζχκθσλα κε ζηνηρεία ηνπ Global Wind Energy Council. Παξάιιεια, ε ρψξα καο θαηαιακβάλεη ηελ έβδνκε ζέζε παγθνζκίσο ζηηο λέεο εγθαηαζηάζεηο αηνιηθήο ηζρχνο αλά εθαηνκκχξην θαηνίθνπο. Αλαιπηηθφηεξα, ε ρψξα καο είλαη έβδνκε ζηελ θφζκν ζηελ αηνιηθή ηζρχ αλά εθαηνκκχξην θαηνίθνπο κε 151,01 MW.Σελ πξψηε ζέζε ζηελ θαηεγνξία θαηαιακβάλεη ε Γαλία κε MW θαη ηελ αθνινπζνχλ Ηζπαλία κε MW θαη Πνξηνγαιία κε MW. Σηο ππφινηπεο ζέζεηο ζπκπιεξψλνπλ ε Ηξιαλδία κε MW, ε Γεξκαλία κε MW, ε νπεδία κε MW, ν Καλαδάο κε MW, νη Ζλσκέλεο Πνιηηείεο κε MW θ.η.ι.. Όζνλ αθνξά ζηε λέα εγθαηεζηεκέλε ηζρχ αλά εθαηνκκχξην θαηνίθνπο (2011) ε Διιάδα βξίζθεηαη ζηελ έβδνκε ζέζε κε λέα έξγα MW. ηελ πξψηε ζέζε βξίζθεηαη ε νπεδία κε 80,36 MW θαη αθνινπζνχλ Ηξιαλδία κε 52,09 MW θαη Πξάζηλν Αθξσηήξη κε 46,76 MW. Σν λέν πξφγξακκα ηνπ ΤΠΔΚΑ κε ρξνλνδηάγξακκα δίλεη εμηξά θίλεηξα γηα ηελ εγθαηάζηαζε ππεξάθηησλ αηνιηθψλ πάξθσλ. Πξφθεηηαη γηα έλα απφ ηα ζεκαληηθφηεξα βήκαηα ζηε ρξήζε αηνιηθήο ελέξγεηαο. Σα πιενλεθηήκαηα απφ ηέηνηεο εγθαηαζηάζεηο είλαη πεξηζζφηεξα απφ αληίζηνηρεο ζηε μεξά θαη αλαθέξνληαη ζηα πνζνζηά ελέξγεηαο πνπ παξέρνπλ αιιά θαη ζηε πνηφηεηα. Πξφθεηηαη ινηπφλ γηα έξγα πνπ ζα πιαηζηψλνπλ ηελ ζηξνθή πξνο ηηο αλαλεψζηκεο πεγέο ελέξγεηαο θαη δε ζηελ αηνιηθή ελέξγεηα. Δίλαη κηα πξνζπάζεηα λα εθκεηαιιεπηνχκε ην αηνιηθφ δπλακηθφ ηεο 17

18 ρψξαο καο θαη λα παξάγνπκε ελέξγεηα κε πην ήπηεο κνξθέο βηνκεραλίαο απφ φηη γίλεηαη κέρξη ζήκεξα. 1.3 Αηνιηθή ελέξγεηα θαη πεξηβάιινλ Ζ αηνιηθή ελέξγεηα είλαη ε πην δηαδεδνκέλε αλαλεψζηκε κνξθή ελέξγεηαο θαη κπνξεί λα ζπλεηζθέξεη ζεκαληηθά ζηε κείσζε ησλ ξχπσλ ηεο αηκφζθαηξαο. Κάζε έλα MW αηνιηθήο ηζρχνο απνηξέπεη 3.2 ηφλνπο ζσκαηηδίσλ εηεζίσο, 5 ηφλνπο νμεηδίσλ αδψηνπ, 6 ηφλνπο δηνμεηδίνπ ηνπ ζείνπ θαη θαη πιένλ ηφλνπο δηνμεηδίνπ ηνπ άλζξαθα θάζε ρξφλν. Πνζνζηά ηέηνηα επηηξέπνπλ ηελ άκεζε αληαπφθξηζε ησλ επελδπηψλ λα επηθεληξψζνπλ ην ελδηαθέξσλ ζε επελδχζεηο ΑΠΔ ζε ζπλάξηεζε κε ηελ επαηζζεζία πνπ δείρλνπ παγθφζκηνη νξγαληζκνί. Γηα ην ιφγν απηφ θαη πνιιά θνλδχιηα έρνπλ δηαηεζεί γηα έξγα αλάπηπμεο ζην ηνκέα ηεο ελέξγεηαο απφ ηα θνηλνηηθά ηακεία. χκθσλα κε ηε ζπλήζε πξαθηηθή,θαηά ηε θάζε ηεο θαηαζθεπήο αλακέλνληαη αξλεηηθέο επηπηψζεηο ζηα είδε ρισξίδαο θαη παλίδαο ζηελ πεξηνρή θαηάιεςεο ηνπ έξγνπ. Οη επηπηψζεηο απηέο φκσο, θξίλνληαη σο αζζελείο σο πξνο ηελ έληαζε θαη κπνξνχλ λα ραξαθηεξηζηνχλ αληηζηξεπηέο. Μεηά ην πέξαο ησλ εξγαζηψλ ζηε θάζε ηεο εγθαηάζηαζεο είλαη δπλαηφο ν επαλεπνηθηζκφο πεξηνρψλ πνπ δηαηαξάρζεθαλ. Απφ ηα είδε ηεο παλίδαο πνπ κπνξνχλ λα επεξεαζηνχλ απφ ηε κφληκε θαηάζηαζε ιεηηνπξγίαο κηα θαηαζθεπήο ηδηαίηεξα ππεξάθηηαο αλεκνγελλήηξηαο είλαη ηα ζαιαζζνπνχιηα θαη ηα ςάξηα. Βέβαηα απηφ δελ ζεκαίλεη πσο ζα εθιείςνπλ απφ ηελ πεξηνρή. Μειέηεο γηα ηα ςάξηα έρνπλ δείμεη φηη επηζηξέθνπλ κεηά απφ έλα ρξνληθφ δηάζηεκα ζηηο ίδηεο πεξηνρέο θαη πνιιέο θνξέο νη βάζεηο ρξεζηκνπνηνχληαη σο ηερλεηνί χθαινη πξνζθέξνληαο ηε δπλαηφηεηα επαλέληαμεο ησλ εηδψλ ζηε πεξηνρή. Όζν γηα ηα πηελά έρεη γίλεη αλαθνξά φηη νη ζάλαηνη απφ πξφζθξνπζε ζε αλεκνθηλεηήξα είλαη ιηγφηεξνη απφ φηη κε ηνπξκπίλα αεξνπιάλνπ. Πξάγκα πνπ απνδεηθλχεη φηη δελ πιεζηάδνπλ θνληά ζηηο αλεκνγελλήηξηεο. χήμα 1.3 Εργαςίεσ εγκατάςταςησ βάςεων ανεμ/τριϊν ςτη θάλαςςα Έλα θνκκάηη πνπ επηθέξεη αιιαγέο ζηελ κφληκε ιεηηνπξγία είλαη ν ζφξπβνο ιεηηνπξγίαο θπξίσο ζηηο ρακειέο ηαρχηεηεο αλέκνπ θνληά ζηα 7-8m/s. Όπσο είλαη 18

19 ινγηθφ ζε κεγαιχηεξεο ηαρχηεηεο ν ζφξπβνο απηφο θαιχπηεηαη απφ ηε βνπή ηνπ αλέκνπ. Όκσο ζηηο πεξηπηψζεηο πνπ ε ηαρχηεηεο είλαη ρακειέο έρνπλ γίλεη πξνζπάζεηεο θαη έρεη πεξηνξηζηεί φ ζφξπβνο θνληά ζηα 100dB. Πξαθηηθά δελ γίλεηαη αληηιεπηφο απφ ην αλζξψπηλν απηί ζε απφζηαζε κεγαιχηεξε ησλ 400 κέηξσλ θαη απηφ ζεκαίλεη φηη γηα ηέηνηεο εγθαηαζηάζεηο,πνπ απέρνπλ πάλσ απφ κηζφ ρηιηφκεηξν απφ ηελ αθηή δελ ηίζεηαη ηέηνηνπ είδνπο δήηεκα. Βέβαηα απηφ δελ αξθεί γηαηί επεξεάδεη ην άκεζν πεξηβάιινλ ηνπ (ππνζαιάζζηα δσή ) φκσο απφ φηη έρνπλ δείμεη κειέηεο ν ζφξπβνο δελ είλαη ηζρπξφο ζε απνζηάζεηο κέηξσλ απφ ηελ επηθάλεηα. Δπίζεο ιφγσ ηνπ κεγέζνπο ηεο γελλήηξηαο ππάξρεη κηα παξεκβνιή ελφο ειεθηξνκαγλεηηθνχ πεδίνπ γχξσ απφ ηηο αλεκνγελλήηξηεο. Όκσο δελ ππεξέρεη ηνπ κεγέζνπο ηνπο κηαο θαη είλαη βιαβεξφ ζε απφζηαζε κηθξφηεξε ησλ 50 κέηξσλ απφ ηε γελλήηξηα. Σέινο ππάξρεη θαη ην θνκκάηη ηεο αηζζεηηθήο κηαο ηέηνηαο γηγάληηαο θαηαζθεπήο. Πνιινί είλαη απηνί πνπ ζεσξνχλ σο θάηη άθνκςν θαη καθξηά απφ ην θπζηθφ ηνπίν λα είλαη ηνπνζεηεκέλε κηα αλεκνγελλήηξηα ζε έλα βνπλφ, κηα πεδηάδα ή ζηε ζάιαζζα. Δίλαη αιήζεηα φκσο φηη δελ ηαηξηάδεη πεξηζζφηεξν έλα ιηγληηνεξγνζηάζην ή έλα πεηξειαηνεξγνζηάζην παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο πνπ κνιχλεη αλεπαλφξζσηα ην πεξηβάιινλ. Ζ αηνιηθή ελέξγεηα είλαη κηα πξαθηηθά αλεμάληιεηε πεγή ελέξγεηαο. Ζ εθκεηάιιεπζε ηνπ πςεινχ ηεο δπλακηθνχ ζηε ρψξα καο, ζε ζπλδπαζκφ κε ηε ξαγδαία αλάπηπμε ησλ ηερλνινγηψλ πνπ ελζσκαηψλεηαη ζηηο ζχγρξνλεο απνδνηηθέο αλεκνγελλήηξηεο, έρεη ηεξάζηηα ζεκαζία γηα ηε βηψζηκε αλάπηπμε, ηελ εμνηθνλφκεζε ελεξγεηαθψλ πφξσλ, ηελ πξνζηαζία ηνπ πεξηβάιινληνο θαη ηελ αληηκεηψπηζε ηεο θιηκαηηθήο αιιαγήο. 19

20 20

21 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 2 ΑΙΟΛΙΚΗ ΔΝΔΡΓΔΙΑ 2.1 Άλεκνο Ο άλεκνο είλαη κηα έλλνηα πνπ εθθξάδεη ηελ θίλεζε αέξησλ καδψλ ιφγν δηαθνξεηηθψλ ζεξκνθξαζηψλ. Δίλαη γλσζηφ φηη αλ κηα αέξηα κάδα ζεξκαλζεί,εθηνλψλεηαη,γίλεηαη πην ειαθξηά θαη θηλείηαη πξνο ηα πάλσ. Σε ζέζε ηεο θαηαιακβάλεη κηα άιιε αέξηα κάδα πνπ ε ζεξκνθξαζία ηεο είλαη ρακειφηεξε απφ απηήο πνπ θηλείηαη αλνδηθά. Γεληθά έλα ζηξψκα αηκνζθαηξηθνχ αέξα ζα έξζεη ζε επαθή κε ηε γήηλε επηθάλεηα,ζα ζεξκαλζεί θαη ζα αλέιζεη. Σε ζέζε ηνπ ζα θαηαιάβεη έλα ςπρξφηεξν ζηξψκα πνπ κε ηε ζεηξά ηνπ ζα αθνινπζήζεη ηελ ίδηα δηαδηθαζία. Απηή ε θπθιηθή αλνδηθή-θαζνδηθή θίλεζε ζεξκψλ-ςπρξψλ αέξησλ καδψλ δεκηνπξγεί έλα αηνιηθφ δπλακηθφ. Ζ πεξηζηξνθή ηεο γεο επηθέξεη κηα αθφκα θίλεζε ησλ αέξησλ καδψλ δηακνξθψλνληαο ην βαξνκεηξηθφ ζην νπνίν γίλεηαη ε θπθιηθή θίλεζε ησλ αέξησλ καδψλ. Σν απνηέιεζκα είλαη λα έρνπκε κηα εθηξνπή ησλ αλέκσλ ιφγν δηάθνξσλ ηνπηθψλ θαηλνκέλσλ πνπ νθείινληαη ζηελ αλνκνηνκνξθία ηνπ εδάθνπο θαη ησλ δηάθνξσλ βαξνκεηξηθψλ πηέζεσλ. Απηφ πξνθχπηεη απφ ηελ άληζε ζέξκαλζε ησλ δηάθνξσλ πεξηνρψλ ιφγν ηεο ζέζεο ηνπ ειίνπ(ρήκα 2.1) χήμα 2.1 Κφκλοσ θζρμανςησ και ψφξησ αιολικοφ δυναμικοφ Ζ ζηεξηά έρεη κηθξφηεξε ζεξκνρσξεηηθφηεηα απφ ηε ζάιαζζα,έηζη ε δηαθχκαλζε ηεο ζεξκνθξαζίαο είλαη πην γξήγνξε. Σν θαηλφκελν απηφ βνεζάεη ζηε ζπλερή κεηαθίλεζε αέξησλ ζηξσκάησλ απφ ηε ζάιαζζα ζηε ζηεξηά ηελ εκέξα γηα λα ζεξκαλζνχλ αιιά θαη ην αληίζηξνθν θαηά ηη δηάξθεηα ηεο λχρηαο,φπνπ ε ζάιαζζα έρεη κεγαιχηεξε ζεξκνθξαζία απφ ηε μεξά. 2.2 Σξόπνη κέηξεζεο αηνιηθνύ δπλακηθνύ Σν απνηέιεζκα ηεο αέλαεο θίλεζεο ησλ αεξίσλ καδψλ πξνθάιεζε ηελ αλαδήηεζε απφ ηε κεξηά ησλ αλζξψπσλ λα εθκεηαιιεπηνχλ απηή ηελ αζηείξεπηε θαη δηαξθή πεγή ελέξγεηαο πνπ ηνπο πξνζθέξνληαλ ηφζν απιφρεξα. Όκσο ζεκαληηθφ θνκκάηη απνηειεί ν ηξφπνο κέηξεζεο ηνπ αλέκνπ, ε θαηαγξαθή ησλ ζηνηρείσλ απηψλ θαη ε αμηνπνίεζή ηνπο κε ζθνπφ λα δεκηνπξγήζνπλ κηα θαιχηεξε εηθφλα γηα ηα αηνιηθά ζηνηρεία κηαο πεξηνρήο. 21

22 Σα αλεκφκεηξα είλαη ηα πξψηα θαη πην εχρξεζηα εξγαιεία γηα λα κεηξήζεη θαλείο ηε ζηηγκηαία ηαρχηεηα θαη ηελ θαηεχζπλζε ηνπ αλέκνπ. Λεηηνπξγνχλ κε βάζε ηε ινγηθή ελφο αλεκνθηλεηήξα πνπ κεηαηξέπεη ηελ αηνιηθή ζε θηλεηηθή θαη ηε ζηέιλεη ζε έλα ζηξνθφκεηξν(ρήκα 2.2.α). Δπίζεο ππάξρνπλ ηα αλεκφκεηξα Sonic (ρήκα 2.2.β),Laser Doppler πνπ κεηξάλε ηε ζεξκηθή ελέξγεηα πνπ κεηαθέξεηαη απφ ηνλ αέξα ζε έλα ειεθηξηζκέλν θαιψδην εθηεζεηκέλν ζηνλ άλεκν. Οη πην ζπλεζηζκέλεο κνλάδεο κέηξεζεο είλαη : κέηξα αλά δεπηεξφιεπην (m/sec), ρηιηφκεηξα αλά ψξα (km/h), λαπηηθά κίιηα αλά ψξα (mph). α. β. χήμα 2.2 α) Ανεμόμετρο με μζτρηςη ταχφτητασ ςτον άξονα, β) Ανεμόμετρο Sonic Μία αθφκα ζεκαληηθή πιεξνθνξία είλαη ε ζπρλφηεηα εκθάληζεο θάζε θαηεχζπλζεο. Σν δηάγξακκα απηφ νλνκάδεηαη ξνδφγξακκα αλέκνπ θαη δίλεη ακέζσο ηελ θαηεχζπλζε θαη ηε δηάξθεηα πλνήο ηνπ αλέκνπ ζε ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή. ην θέληξν εκθαλίδεηαη ην πνζνζηφ άπλνηαο εηεζίσο. Γηα ηε δεκηνπξγία ηνπ ξνδνγξάκκαηνο πξέπεη λα γίλνπλ κεηξήζεηο κεγάιεο ρξνληθήο δηάξθεηαο (ηνπιάρηζηνλ 10 εηψλ), ψζηε λα ζεσξεζνχλ αμηφπηζηεο χήμα 2.3 Ροδόγραμμα ανζμου 22

23 2.3 Βαζηθά ζηνηρεία Αεξνδπλακηθήο ην κέξνο απηφ ζα αλαθεξζνχλ θάπνηα βαζηθά ζηνηρεία ηεο αεξνδπλακηθήο ζεσξίαο κε ζθνπφ ηελ καζεκαηηθή επεμήγεζε ησλ αηνιηθψλ θαηλνκέλσλ θαη ηα ελεξγεηαθά δεδνκέλα πνπ κπνξνχκε λα δηαρεηξηζηνχκε θαη λα ζηεξίμνπλ κηα κειέηε Μεηαβνιέο ηαρύηεηαο αλέκνπ Σν θχξην θξηηήξην κέηξεζεο ηνπ αλέκνπ είλαη ε ηαρχηεηά ηνπ. Όκσο δελ απνηειεί κηα ζηαζεξή πνζφηεηα ζε ρξφλν θαη ζε έληαζε. Δίλαη πνιιέο θνξέο άγλσζην ην αλ ζα θπζήμεη θαη αλ λαη πφζν έληνλα ζα είλαη. Γηα ην ιφγν απηφ ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ απνηειεί κηα ζπλερήο ηπραία κεηαβιεηή θαη κε ηνλ ηξφπν απηφ πεξηγξάθεηαη θαη καζεκαηηθά. Τπάξρνπλ πνιιέο ζρέζεηο πνπ πεξηγξάθνπλ ηε ππθλφηεηα πηζαλφηεηαο γηα θάπνηα ηηκή ηεο ηαρχηεηαο ηνπ αλέκνπ. Οη δπν πην δεκνθηιήο θαη δηαδεδνκέλεο θαηαλνκέο είλαη νη Weibull (ρήκα 2.4) θαη Rayleigh. φπνπ f ν) είλαη ε ππθλφηεηα πηζαλφηεηαο ν είλαη ε ηαρχηεηα ηνπ αέξα >0 [m/s] k είλαη ε παξάκεηξνο κνξθνπνίεζεο >0 c είλαη ε παξάκεηξνο θιίκαθαο>0 χήμα 2.4 Γραφική παράςταςη τησ κατανομήσ Weibull 23

24 Έρεη παξαηεξεζεί φηη κεγάια ρξνληθά δηαζηήκαηα εβδνκάδσλ,αιιά θαη κεγαιχηεξα κπνξνχλ λα πεξηγξαθνχλ πνιχ ηθαλνπνηεηηθά κε ηε θαηαλνκή Weibull,κε ην κεηνλέθηεκα λα βξίζθεηαη ζηα κηθξφηεξα δηαζηήκαηα πνπ έρεη ε κέζνδνο ράλεη αξθεηά ζε αθξίβεηα. Ζ κέζε ηηκή ηεο ηπραίαο κεηαβιεηήο ηεο ηαρχηεηαο ηνπ αλέκνπ κπνξεί λα ππνινγηζηεί απφ ηελ νινθιήξσζε ηε παξαπάλσ ζρέζε Ιζρύο θαη Δλέξγεηα Αλέκνπ Ζ ελέξγεηα ηνπ αλέκνπ ππνινγίδεηαη καζεκαηηθά απφ ηελ θηλεηηθή ελέξγεηα πνπ έρεη κηα κάδα m κέζν ηνπ ηχπνπ E k Όκσο γηα λα κεηαθέξνπκε απηφ ηνλ ηχπν ζε κηα κνλάδα πην νπζηαζηηθή ζηελ ζεσξία πηεξχγσζεο θαη λα δνχκε ηελ ηζρχ πνπ παξάγεηαη ζε κηα επηθάλεηα απφ κηα ηαρχηεηα αλέκνπ ρξεζηκνπνηνχκε κηα επηθάλεηα Α πνπ δηαπεξλά θάζεηα ν άλεκνο κάδαο m θαη έηζη έρνπκε ηε ρξνληθή ζρέζε: m(t) Έηζη απφ ηηο παξαπάλσ ζρέζεηο πξνθχπηεη ε ζρέζε ηεο ζηηγκηαίαο ηζρχο πνπ παξάγεηαη απφ ηνλ άλεκν ζε κηα επηθάλεηα P wind πληειεζηήο απόδνζεο Πξαθηηθά φκσο έλα κέξνο απηήο ηεο ηζρχο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ παξαγσγή ειεθηξηθήο ελέξγεηαο. Απηφ ζπκβαίλεη γηαηί ν άλεκνο δελ ράλεη φιε ηνπ ηελ ελέξγεηα αιιά ζπλερίδεη κηα θίλεζε ζην ρψξν,αιιά θαη ηα πηεξχγηα ηνπ αλεκνθηλεηήξα πξνθαινχλ κηα εθηξνπή ηνπ αλέκνπ. Έρνπκε νξίζεη ην ζπληειεζηή C p σο ην ιφγσ ηεο κεραληθήο ηζρχο πνπ παξάγεηαη ζηνλ άμνλα ηνπ αλεκνθηλεηήξα (Pm) πξνο ηελ αηνιηθή ηζρχ ηνπ αλέκνπ. C p Ζ ηηκή ηνπ ζπληειεζηή C p εμαξηάηαη πάληα απφ ην κεραληζκφ δέζκεπζεο ηεο θηλεηηθήο ελέξγεηαο ηνπ αλέκνπ, δειαδή ηνλ ηχπν ηνπ αλεκνθηλεηήξα πνπ ππάξρεη. Έηζη αλάινγα ηνλ αλεκνθηλεηήξα ππάξρνπλ δηαθνξεηηθέο ηηκέο ηεο ηαρχηεηαο ηνπ αλέκνπ πνπ ελεξγεί πξηλ ηε πξφζθξνπζε θαη ηεο ηηκήο κεηά απφ απηή. Γεληθφηεξα ρξεζηκνπνηείηαη έλα ζρεδηάγξακκα πνπ απεηθνλίδεη ηνλ ζσιήλα ξνήο ηνπ αλεκνθηλεηήξα (ρήκα 2.5) θαη εηδηθφηεξα ηνλ ιφγν ησλ ηαρπηήησλ πξηλ θαη κεηά ηε επαθή κε ηα πηεξχγηα. 24

25 χήμα 2.5 ωλήνασ ροήσ ενόσ ανεμοκινητήρα Ζ κέγηζηε ζεσξεηηθή ηηκή ηνπ ζπληειεζηή C p (λφκνο ηνπ Bentz )είλαη θνληά ζην 0.6,θάηη ην νπνίν πξαθηηθά δελ επηηπγράλεηαη πνηέ. πλήζσο ε ηηκέο θνληά ζην είλαη πινπνηήζηκεο,ιφγσ πνιιψλ κεραληθψλ ηξηβψλ,ζηξνβηιηζκψλ θαη άιισλ αεξνδπλακηθψλ αηειεηψλ. Ο ζπληειεζηήο C p ζπλδέεηαη κε ηε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ κέζσ κηα ζρέζεο πνπ καο δίλεη ηε δπλαηφηεηα λα ζρεδηάζνπκε κηα θακπχιε θαη λα παξαηεξήζνπκε θάπνηα βαζηθά ζηνηρεία. Ο ιφγνο ηαρχηεηαο ηνπ αθξνπηεξπγίνπ ι απνηειεί ηνλ ιφγν ησλ ηαρπηήησλ ζηε βάζε ηνπ αλεκνθηλεηήξα θαη απηήο ζηελ άθξε ηνπ πηεξπγίνπ. ην δηάγξακκα ηνπ ζπληειεζηή C p κε ην ιφγν ι (ρήκα 2.6),βιέπνπκε φηη ππάξρεη κηα βέιηηζηε ηηκή ηνπ ζπληειεζηή C p ζε κηα ηηκή ηνπ ι. Απηή ε ηηκή εμαξηάηαη θαη απφ κηα αθφκε κεηαβιεηή. Πξφθεηηαη γηα ηε γσλία βήκαηνο ηνπ πηεξπγίνπ β πνπ απνηειεί έλαλ αθφκα παξάγνληα γηα ηε βειηίσζε ηεο παξερφκελεο ηζρχο ζην δξνκέα. χήμα 2.6 υντελεςτήσ απόδοςησ C p ςε ςχζςη με τη τιμή του λ Αλ κεηαθέξνπκε ηψξα ηε ζρέζε ηνπ ζπληειεζηή C p κε ηελ κέζε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ έρνπκε κηα λέα γξαθηθή πνπ καο απνθαιχπηεη φηη ε απφδνζε ηνπ αλεκνθηλεηήξα παξνπζηάδεη κηα κέγηζηε ηηκή θνληά ζηε ηαρχηεηα ησλ 9m/s έρνληαο κεησκέλεο απνδφζεηο ζε κεγαιχηεξεο ηαρχηεηεο. 25

26 2.4 Αξρή ιεηηνπξγίαο ηωλ αλεκνθηλεηήξωλ κε νξηδόληην άμνλα Ζ πεξηζηξνθή ησλ αλεκνθηλεηήξσλ κε νξηδφληην άμνλα βαζίδεηαη ζηνλ κεραληζκφ αλχςσζεο ησλ αεξνζθαθψλ. Ζ ηθαλφηεηα ησλ αεξνπιάλσλ λα πεηνχλ βαζίδεηαη ζηε ζρεδίαζε ησλ πηεξπγίσλ, ε νπνία εμαζθαιίδεη φηη ε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ ζηελ άλσ κεξηά θαηά ην κήθνο ηνπ πηεξπγίνπ είλαη κεγαιχηεξε απφ ηελ ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ ζηελ θάησ πιεπξά ησλ πηεξπγίσλ. Σν απνηέιεζκα είλαη ε πίεζε ζηελ θάησ κεξηά ηνπ πηεξπγίνπ λα είλαη κεγαιχηεξε απφ απηή ζηελ άλσ θαη απηφ δεκηνπξγεί κηα δχλακε αλχςσζεο F κε ηε θνξά ηνπ αλέκνπ(ρήκα 2.7). χήμα 2.7 Αεροτομή ενόσ πτερυγίου ηελ πεξίπησζε πνπ ε πηέξπγα έρεη κεγάιε θιίζε α σο πξνο ηελ θαηεχζπλζε ηνπ αλέκνπ,δελ αλαπηχζζεηαη ε δχλακε αλχςσζεο ιφγν ησλ ζηξνβηιηζκψλ πνπ αλαπηχζζνληαη ζην πίζσ κέξνο ηεο πηέξπγαο. Απηφ ην θαηλφκελν νλνκάδεηαη stall θαη είλαη θαηαζηξεπηηθφ ζηα αεξνζθάθε,αιιά ζηνπο αλεκνθηλεηήξεο νξηδνληίνπ άμνλα ην ρξεζηκνπνηνχκε γηα λα πεξηνξίζνπκε ηελ παξαγφκελε ηζρχ ζε κεγάιεο ηαρχηεηεο πεξηζηξνθήο. ε κηα πξνζπάζεηα λα αλαιχζνπκε απηά ηα κεγέζε θαη λα πξνζπαζήζνπκε λα επέκβνπκε ζηελ ιεηηνπξγία πηεξχγσζεο ηεο αλεκνγελλήηξηαο,θαηαιήμακε ζηνλ κεραληθφ αξρηθά έιεγρν ηνπ αλεκνθηλεηήξα. Γηα ην ιφγν απηφ φιεο νη αλεκνγελλήηξηεο θαηαζθεπάδνληαη θαη αξράο γηα λα ιεηηνπξγνχλ κε αζθάιεηα ζηηο κεγάιεο ηαρχηεηεο θαη λα δηαηεξνχλ κηα ζηαζεξή ξνπή ζηηο πνιχ ρακειέο ηαρχηεηεο εθκεηαιιεπφκελεο ηηο ξηπέο αλέκνπ ζε ζηηγκέο ρακειήο έληαζεο Γωλία βήκαηνο πηεξπγίνπ Ο ηξφπνο ειέγρνπ κέζσ ηεο γσλίαο βήκαηνο πηεξπγίνπ (pitch control) πεξηγξάθεη έλα ελεξγεηηθφ άκεζν έιεγρν ηεο ηαρχηεηαο ηνπ αλεκνθηλεηήξα. Πξφθεηηαη γηα ηε δπλαηφηεηα ησλ πηεξπγίσλ λα πεξηζηξέθνληαη γχξσ απφ ηνλ άμνλα ηνπο ζηελ 26

27 θαηεχζπλζε ε νπνία κεηψλεη ηε γσλία πξφζπησζεο θαη επνκέλσο ηνλ ζπληειεζηή άλσζεο. Με ηνλ ηξφπν απμάλεηαη ε κεηψλεηαη ε δχλακε άλσζεο ησλ πηεξπγίσλ (αλάινγα ηε δηαδηθαζία πνπ εμειίζζεηαη). χήμα 2.8 Ζλεγχοσ γωνίασ βήματοσ πτερυγίου β Σν ζχζηεκα απηφ ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηηο πνιχ κηθξέο ηαρχηεηεο αλέκνπ φηαλ ε επηθάλεηα πξφζπησζεο είλαη κέγηζηε κέρξη θαη ζηηο αξθεηά κεγάιεο ηαρχηεηεο κεηψλνληαο ζηαδηαθά ηελ επηθάλεηα πξφζπησζεο,κε ζθνπφ ηε δηαηήξεζε ησλ ζηξνθψλ ζε ζηαζεξφ αξηζκφ. Ο κεραληζκφο ειέγρνπ βήκαηνο πηεξπγίνπ πινπνηείηαη κε ηε ρξήζε πδξαπιηθψλ ή ειεθηξνκαγλεηηθψλ ζηνηρείσλ Απώιεηα ζηήξημεο Ο ηξφπνο ειέγρνπ κέζσ ηεο απψιεηαο ζηήξημεο ησλ πηεξπγίσλ είλαη νπζηαζηηθά έλαο παζεηηθφο έιεγρνο πηεξπγίσλ. Ζ γεσκεηξία ησλ πηεξπγίσλ είλαη ηέηνηα πνπ επηηξέπεη ζε πνιχ κεγάιεο ηαρχηεηεο αλέκνπ λα εκθαληζηνχλ ζε πιάγηα ζέζε θαη κε αληίζεηε θαηεχζπλζε δίλεο αλέκνπ θαη ζηνβηιηζκνί. Απηέο νη αεξνδπλακηθέο δηαηαξαρέο,ζηηο νπνίεο νθείιεηαη ε απψιεηα ζηήξημεο,ηειηθά νδεγνχλ ζε ζπλερείο αξλεηηθέο νιηζζήζεηο ηαρχηεηαο πεξηζηξνθήο. 27

28 χήμα 2.9 Γωνία απϊλειασ ςτήριξησ Σν θχξην πιενλέθηεκα απηνχ ηνπ ειέγρνπ είλαη φηη δελ ρξεζηκνπνηνχληαη θηλνχκελα κέξε ζηνλ ξφηνξα. Απηφ επεξεάδεη ην ζρεδηαζκφ φιεο ηεο αλεκνγελλήηξηαο γηαηί απνηειεί κηα πεξίπινθε αεξνδπλακηθή ζρεδίαζε. Πξαθηηθά απηφ πνπ ζπκβαίλεη είλαη ε αξγή πεξηζηξνθή ησλ πηεξπγίσλ θαηά ην κήθνο ηνπ άμνλά ηνπο, δίλνληαο κηα πην άκεζε θαη ειεγρφκελε νιίζζεζε.σν ζεκαληηθφ είλαη πσο ε απψιεηα ζηήξημεο δεκηνπξγεί κηα κεηαβνιή ηεο γσλίαο ηνπ πηεξπγίνπ αληίζεηε απφ απηή ηεο γσλίαο βήκαηνο πηεξπγίνπ. 28

29 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 3 - ΑΝΔΜΟΓΔΝΝΗΣΡΙΔ 3.1 Σύπνη Αλεκνγελλεηξηώλ Οη αλεκνγελλήηξηεο απνηεινχλ ηνπο ζχγρξνλνπο «αλεκφκπινπο» κε ηε δηαθνξά φηη κεηαηξέπνπλ ηελ αηνιηθή ελέξγεηα ζε κεραληθή ελέξγεηα θαη ζηε ζπλέρεηα ηε κεραληθή ελέξγεηα ζε ειεθηξηθή ελέξγεηα. Ζ ηερλνινγία ζηελ θαηαζθεπή αλεκνγελλεηξηψλ εμειίζζεηαη ξαγδαία κε ηε πάξνδν ησλ ρξφλσλ,θζάλνληαο ζε φιν θαη κεγαιχηεξα θαη ηζρπξφηεξα θαηαζθεπάζκαηα. ην ζρήκα 3.1 θαίλεηαη ε πξφνδνο ηεο θαηαζθεπήο αλεκνγελλεηξηψλ κέρξη θαη ζήκεξα. χήμα 3.1 Εξζλιξη μεγζθουσ Ανεμογεννητριϊν Πξηλ θηάζνπκε ζηελ θιαζηθή κνξθή ησλ αλεκνγελλεηξηψλ πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζήκεξα,θαηά ην πιείζηνλ ησλ πεξηζηάζεσλ,ε κνξθή ησλ αλεκνγελλεηξηψλ είρε πεξάζεη απφ πνιιά ζηάδηα. Οη δχν βαζηθέο θαηεγνξίεο θαηαζθεπήο αλεκνγελλεηξηψλ δηαθξίλνληαη κε βάζε ηνλ πξνζαλαηνιηζκφ ηνπ άμνλα. Έηζη έρνπκε ηηο αλεκνγελλήηξηεο νξηδνληίνπ θαη θαηαθφξπθνπ άμνλα Αλεκνγελλήηξηεο νξηδόληηνπ άμνλα Οη αλεκνγελλήηξηεο νξηδνληίνπ άμνλα δηαηεξνχλ ηνλ άμνλα πεξηζηξνθήο παξάιιεια κε ηε θαηεχζπλζε ηνπ αλέκνπ θαη ηνπ εδάθνπο. Απηφο ν ηχπνο αλεκνγελλήηξηαο θαηέρεη ζρεδφλ ην απφιπην κεξίδην ηεο αγνξάο. Πνιχ ζεκαληηθά πιενλεθηήκαηα ηηο θάλνπλ ηδηαίηεξα δεκνθηιήο,φπσο ε εθθίλεζε ηνπο απφ πνιχ κηθξέο ηαρχηεηεο αλέκνπ αιιά θαη ηα ηθαλνπνηεηηθά επίπεδα ελέξγεηαο πνπ παξέρνπλ γηα ζρεηηθά κηθξέο ηαρχηεηεο αλέκνπ. Γεληθά έρνπλε κεγάιν αεξνδπλακηθφ ζπληειεζηή θαη απηφ απμάλεη θαηά πνιχ ηνλ βαζκφ απφδνζήο ηνπο. Βέβαηα δελ παχεη λα έρεη θαη κεηνλεθηήκαηα θαη απηά έρνπλ λα θάλνπλ κε ηελ εγθαηάζηαζε ησλ κεραληθψλ θαη ειεθηξηθψλ κεραληζκψλ ζε κεγάιε απφζηαζε απφ ην έδαθνο. Δπίζεο ρξεηάδεηαη επηπιένλ έλα κεραληζκφ πεξηζηξνθήο ψζηε λα πξνζαλαηνιίδεηαη ζηελ θαηεχζπλζε ηνπ αλέκνπ. 29

30 Οη αλεκνγελλήηξηεο νξηδνληίνπ άμνλα δηαθξίλνληαη ζε θαηεγνξίεο κε βάζε ηνλ αξηζκφ ησλ πηεξπγίσλ πνπ δηαζέηνπλ. Έηζη έρνπκε ηηο αλεκνγελλήηξηεο κε έλα πηεξχγην πνπ θαινχληαη κνλνπηέξπγεο,κε δχν δηπηέξπγεο,κε ηξία ηξηπηέξπγεο θαη πνιππηέξπγεο φζεο έρνπλ παξαπάλσ πηεξχγηα. Οη πξψηεο δπν θαηεγνξίεο αλεκνγελλεηξηψλ δελ πξνρψξεζαλ πνιχ ζηελ αγνξά γηα κεραληθνχο ιφγνπο εμηζνξξφπεζεο ησλ δπλάκεσλ,αιιά θαη αηζζεηηθνχο ιφγνπο. ήκεξα ζηελ πιεηνλφηεηα ησλ εθαξκνγψλ ρξεζηκνπνηνχληαη νη ηξηπηέξπγεο αλεκνγελλήηξηεο πνπ πξνζθέξνπλ πνιιά πιενλεθηήκαηα. Οκνηφκνξθε θαηαλνκή αεξνδπλακηθνχ θνξηίνπ,ζηηβαξφηεηα θαηαζθεπήο είλαη θάπνηα βαζηθά ραξαθηεξηζηηθά ηνπο. Οη πνιππηέξπγεο αλεκνγελλήηξηεο δελ έρνπλ εθαξκνγή ζηελ παξαγσγή ελέξγεηαο ιφγν ησλ απμεκέλσλ αεξνδπλακηθψλ απσιεηψλ πνπ έρνπλ αιιά θαη ηεο κεγάιεο ξνπήο εθθίλεζεο πνπ ρξεηάδνληαη Αλεκνγελλήηξηεο θαηαθόξπθνπ άμνλα Οη αλεκνγελλήηξηεο θαηαθφξπθνπ άμνλα δηαηεξνχλ ηνλ άμνλα πεξηζηξνθήο θάζεηα σο πξνο ηε θαηεχζπλζε ηνπ αλέκνπ θαη ηνπ εδάθνπο. Πιενλεθηήκαηα αηήο ηεο δηάηαμεο αλαθέξνληαη θπξίσο ζηελ ζπλερή πεξηζηξνθή ηνπ άμνλα ρσξίο λα είλαη αλαγθαίνο ν πξνζαλαηνιηζκφο ζηελ ξνή ηνπ αλέκνπ. Δπίζεο ηα ειεθηξηθά ζηνηρεία βξίζθνληαη ζηε βάζε ηεο αλεκνγελλήηξηαο θαη είλαη εχθνια πξνζβάζηκα. νβαξά κεηνλεθηήκαηα φκσο θαζηζηνχλ απηφλ ηνλ ηχπν αλεκνγελλήηξηαο αλαμηφπηζην ζηελ παξαγσγή. Σν θπξηφηεξν είλαη ε αδπλακία ηνπο λα εθθηλήζνπλ ρσξίο εμσηεξηθή ειεθηξηθή δηέγεξζε απφ ην δίθηπν ζην νπνίν ζηελ ζπλέρεηα ζα πξνζθέξνπλ ελέξγεηα. Αθφκα ζεκαληηθφ ζηνηρείν απνηειεί θαη ν βαζκφο απφδνζεο ηνπο πνπ είλαη ζρεηηθά πνιχ κηθξφηεξνο απφ ηηο αλεκνγελλήηξηεο νξηδνληίνπ άμνλα. 30

31 ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη εηθφλεο απφ ηνπο ηχπνπο αλεκνγελλεηξηψλ πνπ πεξηγξάθεθαλ παξαπάλσ. α)κνλνπηέξπγε β)δηπηέξπγε γ)ηξηπηέξπγε δ)πνιππηέξπγε χήμα 3.2 Είδη ανεμοκινητήρων ε)θαηαθφξπθνπ άμνλα 3.2 Γνκή ηωλ Αλεκνγελλεηξηώλ Ζ πην δηαδεδνκέλε αλεκνγελλήηξηα έρνληαο θαιχςεη ζπγθξηηηθά ην ζχλνιν ζρεδφλ ησλ εθαξκνγψλ είλαη ε ηξηπηέξπγε αλεκνγελλήηξηα. Σν βαζηθφ δνκηθφ ηεο ζρήκα πεξηέρεη ηα πηεξχγηα πνπ δεζκεχνπλ ηνλ άλεκν θαη κεηαθέξνπλ ηελ θίλεζε ζηνλ άμνλα. Ο άμνλαο πεξηζηξέθεη έλα θηβψηην ηαρπηήησλ θαη απηφ κεηαθέξεη ζηνλ άμνλα ηεο γελλήηξηαο κηα ηζρχο. Ζ γελλήηξηα είλαη ζπλδεδεκέλε κε έλαλ κεηαζρεκαηηζηή θαη απφ εθεί ζπλδέεηαη ζην δίθηπν. ην ζρήκα 3.3 κπνξνχκε λα δνχκε πην αλαιπηηθά ηε δνκή ελφο πχξγνπ κηαο ηξηπηέξπγεο αλεκνγελλήηξηαο. 31

32 χήμα 3.3 Δομή ανεμογεννήτριασ Δδψ πεξηγξάθνληαη αλαιπηηθά ηα βαζηθά κεραλνινγηθά θαη ειεθηξηθά εμαξηήκαηα κηαο αλεκνγελλήηξηαο. Δίλαη εχθνιν λα δηαθξίλεη θάπνηνο ηνλ άμνλα ρακειψλ ζηξνθψλ πνπ ζπλδέεηαη κε ην θηβψηην ηαρπηήησλ θαη απηφ κε ην ξφηνξα ηεο γελλήηξηαο.ζ πιήκλε είλαη βάζε ζηήξημεο ησλ πηεξπγίσλ θαη ε έλσζε ηνπο κε ηνλ δξνκέα. Ζ γελλήηξηα ζπλδέεηαη κε έλαλ κεηαζρεκαηηζηή θαη έθηνηε ζην δίθηπν. Τπάξρνπλ θαη άιια ζηνηρεία πνπ κπνξεί λα πξνζέμεη θαλείο,φπσο ηνλ αλεκνδείθηε θαη ην αλεκφκεηξν πνπ βνεζάλε ζηνλ έιεγρν θαη ηελ πξνζαξκνγή ηεο αλεκνγελλήηξηαο αλάινγα κε ην πεξηβάιινλ πνπ επηθξαηεί. 3.3 Κύξηνη Σύπνη Αλεκνγελλεηξηώλ Σν πξψην θαη βαζηθφ ραξαθηεξηζηηθφ πνπ δηαρσξίδεη ηηο αλεκνγελλήηξηεο ζε θαηεγνξίεο είλαη ε ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο ηνπ δξνκέα ηεο κεραλήο. Έηζη έρνπκε ηηο αλεκνγελλήηξηεο πνπ ιεηηνπξγνχλ κε δξνκέα πνπ πεξηζηξέθεηαη κε ζηαζεξέο ζηξνθέο θαη αλεκνγελλήηξηεο πνπ ν δξνκέαο ηνπ πεξηζηξέθεηαη κε θάζκα αξηζκνχ ζηξνθψλ. Σν επφκελν ζηνηρείν ραξαθηεξηζηηθφ γηα θάζε αλεκνγελλήηξηα είλαη ν ηχπνο ηεο γελλήηξηαο πνπ ρξεζηκνπνηεί. Τπάξρνπ αλεκνγελλήηξηεο πνπ παξάγνπλ ελέξγεηα κε αζχγρξνλεο γελλήηξηεο θαη άιιεο πνπ παξάγνπλ ελέξγεηα κε ζχγρξνλεο γελλήηξηεο. Σέινο αλάινγα κε ην θάζε ηχπν αλεκνγελλήηξηαο θαη ηε γελλήηξηα πνπ πεξηέρεη ππάξρεη πνηθηιία ηνπνινγηψλ δηαζχλδεζεο ηνπο ζην δίθηπν Αλεκνγελλήηξηεο ζηαζεξήο ηαρύηεηαο Οη αλεκνγελλήηξηεο απηνχ ηνπ ηχπνπ απνηεινχληαη απφ επαγσγηθέο γελλήηξηεο βξαρπθπθισκέλνπ θισβνχ κε ζχλδεζε απεπζείαο ζην δίθηπν. ρεδηάδνληαη ψζηε λα παξνπζηάδνπλ βέιηηζηε αεξνδπλακηθή απφδνζε ζε κηα 32

33 ζπγθεθξηκέλε ηαρχηεηα αλέκνπ. Γηα ην ιφγν απηφ έρνπλ έλα ζχζηεκα νκαιήο εθθίλεζεο (soft starter),αιιά θαη κηα ζπζηνηρία ππθλσηψλ γηα λα κεηψλνπλ ηεο άεξγν ηζρχ πνπ θαηαλαιψλεη ε επαγσγηθή γελλήηξηα. Απηφ απνηειεί έλα ζεκαληηθφ κεηνλέθηεκα ζε απηνχ ηνπ ηχπνπ ηηο αλεκνγελλήηξηεο. Δπίζεο ε ζχλδεζε ηεο απεπζείαο ζην δίθηπν έρεη σο ζπλέπεηα λα κεηαθέξνληαη ζε απηφ φιεο νη κεραληθέο ηαιαληψζεηο ηνπ άμνλα ιφγσ ηνπ αλέκνπ κε ηε κνξθή ειεθηξηθψλ ηαιαληψζεσλ. ε αληίζεζε κε άιιεο αλεκνγελλήηξηεο είλαη πην ζηηβαξέο θαηαζθεπέο θαη έρνπλ πνιχ θαιή ζπκπεξηθνξά ζε ππεξθνξηίζεηο. Πνιινί θαηαζθεπαζηέο γηα λα θάλνπλ πην ειθπζηηθφ ηνλ ηχπν απηφ ηνπνζέηεζαλ 2 γελλήηξηεο ζηηο αλεκνγελλήηξηεο. Μηα γηα ιεηηνπξγία ρακειψλ ζηξνθψλ θαη κηα γηα ιεηηνπξγία ζε πςειέο ζηξνθέο,πξνζπαζψληαο λα πεηχρνπλ έηζη έλαλ πςειφηεξν βαζκφ απφδνζεο. Σν ζχζηεκα απηφ είλαη γλσζηφ σο ην δαλέδηθν κνληέιν (Danish concept) Αλεκνγελλήηξηεο κεηαβιεηήο ηαρύηεηαο Μηα γελλήηξηα κεηαβιεηήο ηαρχηεηαο δηαρεηξίδεηαη πνιιέο αεξνδπλακηθέο ζπλζήθεο ρξεζηκνπνηψληαο δηαηάμεηο ειεθηξνληθψλ ηζρχνο,ελψ παξάιιεια ζπλδέεη ηε γελλήηξηα ζηε ζηαζεξή ζπρλφηεηα ηνπ δηθηχνπ. Ζ ινγηθή απηνχ ηνπ ηχπνπ αλεκνγελλήηξηαο βαζίδεηαη ζην λα δηαηεξεί ην ιφγν αθξνπηεξπγίνπ ι (ι=v/σr ) ζηαζεξφ ζε θάζε ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ. Δπνκέλσο κεηαβάιιεηαη ζπλερψο ην ε ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο ηνπ άμνλα,άξα θαη ε ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο ηνπ δξνκέα ηεο κεραλήο. Με ηνλ ηξφπν απηφ κεγηζηνπνηείηαη ε παξαγφκελε ηζρχο θαη ε απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο. Βέβαηα γηα λα πεηχρνπκε ην απνηέιεζκα απηφ είλαη αλαγθαίνο έλαο έμππλνο ζρεδηαζκφο ειέγρνπ ησλ ειεθηξνληθψλ ηζρχνο κε ζθνπφ ηελ ειάηησζε ηεο άεξγνπ ηζρχο αιιά θαη ηελ δπλαηφηεηα λα αληηιακβάλεηαη ηηο δηαθπκάλζεηο ηνπ αέξα απφ ηηο ζηηγκηαίεο ξηπέο αλέκνπ. Ο ηχπνο απηφο είλαη ζαθέο πσο απνηειεί κηα πην απνδνηηθή θαη απφ νηθνλνκηθήο πιεπξάο σθέιηκε ιχζε ιφγσ ηεο δπλαηφηεηαο ηνπ ζπζηήκαηνο λα βειηηζηνπνηεί ηελ παξαγσγή ελέξγεηαο ζην ρξφλν. Γηα ηελ θαηαζθεπή ηέηνησλ αλεκνγελλεηξηψλ έρνπλ δνθηκαζηεί αξθεηέο ηνπνινγίεο κε αζχγρξνλεο θαη ζχγρξνλεο κεραλέο. Οη θπξίαξρεο ηνπνινγίεο γελλεηξηψλ αλαθέξνληαη παξαθάησ: Αζύγρξνλεο γελλήηξηεο βξαρπθπθιωκέλνπ θιωβνύ(squirrel cage) Απνηεινχλ ηελ πην απιή,ζηηβαξή θαη νηθνλνκηθή ιχζε ζε κηα εγθαηάζηαζε αλεκνγελλεηξηψλ. Πξφθεηηαη γηα γελλήηξηεο πνπ δηαηεξνχλ κηα κνλαδηθή αλαινγία αλάκεζα ζηε πξαγκαηηθή ηζρχ θαη ηελ άεξγν ηζρχ, ηελ ηεξκαηηθή ηάζε θαη ηελ ηάζε ηνπ δξνκέα. Απηφ κεηαθέξεηαη ζηελ δπλαηφηεηα ηεο γελλήηξηαο λα παξάγεη παξαπάλσ πξαγκαηηθή ηζρχ απφ φηη είλαη ζρεδηαζκέλε,επεξεάδνληαο ηελ άεξγν ηζρχ ηνπ δηθηχνπ. ηελ πεξίπησζε απηή ε γελλήηξηα ρξεηάδεηαη άεξγν ηζρχ παξαπάλσ απφ ηελ θαλνληθή θαη απηή βξίζθεηαη κέζσ ηνπ δηθηχνπ. Δπίζεο απηνχ ηνπ ηχπνπ νη γελλήηξηεο έρνπλ κεγάια ξεχκαηα εθθίλεζεο (7-8 θνξέο κεγαιχηεξα απφ ηα νλνκαζηηθά) θαη πξέπεη λα ζπλνδεχνληαη πάληα απφ κηα νκαιή εθθίλεζε γηα λα πεξηνξίδεηαη ην ξεχκα εθθίλεζεο ηνπο. Γηα ην ιφγν απηφ έρνπκε κηα δηάηαμε νκαιή εθθίλεζεο θαη κηα ζπζηνηρία ππθλσηψλ γηα αληηζηάζκηζε ηεο άεξγνπ ηζρχνο πνπ θαηαλαιψλεη ε κεραλή απφ ην δίθηπν. 33

34 χήμα 3.4 Αςφγχρονη γεννήτρια βραχυκυκλωμζνου κλωβοφ Αζύγρξνλεο γελλήηξηεο δαθηπιηνθόξνπ δξνκέα (wound rotor) ηνλ ηχπν ηεο γελλήηξηαο κε δαθηπιηνθφξν δξνκέα έρνπκε έιεγρν ησλ ειεθηξηθψλ κεγεζψλ ηνπ δξνκέα ηεο κεραλήο κε άκεζε εμσηεξηθή ζχλδεζε. Τπάξρνπλ δπν είδε γελλεηξηψλ δαθηπιηνθφξνπ δξνκέα γηα αλεκνγελλήηξηεο: Γελλήηξηα κε ειεθηξνληθά κεηαβαιιφκελε αληίζηαζε δξνκέα (optislip system) Γελλήηξηα δηπιήο ηξνθνδνζίαο (double fed) Όζνλ αθνξά ην πξψην είδνο δελ δηαθέξεη ζε πνιιά ζεκεία απφ ηε δηάηαμε ηεο αζχγρξνλεο γελλήηξηαο βξαρπθπθισκέλνπ θισβνχ εθηφο απφ ηελ δηαζχλδεζε ηνπ δξνκέα κε κηα ειεθηξνληθά κεηαβαιιφκελε αληίζηαζε. Ο ζθνπφο ηεο αληίζηαζεο απηήο είλαη ε δπλαηφηεηα κεηαβνιήο ηεο νιίζζεζεο ηεο γελλήηξηαο ζε ηαρχηεηεο αλέκνπ πέξα απφ απηέο ηηο νλνκαζηηθήο ιεηηνπξγίαο αιιά θπξίσο ζε ξηπέο αλέκνπ. Απηφο είλαη έλαο έμππλνο ειεθηξηθφο ηξφπνο,νηθνλνκηθφο θαη αμηφπηζηνο αιιά κεηψλεη ηεο απφδνζε ηνπ ζπζηήκαηνο θαζψο ε ρξήζε ηεο κεηαβιεηήο αληίζηαζεο θαηαλαιψλεη ελέξγεηα θαη πεξηνξίδεη ην εχξνο ηεο νιίζζεζεο ιφγν ηνπ κεγέζνπο ηεο αληίζηαζεο. χήμα 3.5 Αςφγχρονη γεννήτρια δακτυλιοφόρου δρομζα (optislip system) Ζ γελλήηξηα δηπιήο ηξνθνδνζίαο απνηειεί ηελ πην εμειηγκέλε ηνπνινγία γηα αζχγρξνλεο γελλήηξηεο. Πξφθεηηαη γηα κηα αζχγρξνλε γελλήηξηα δαθηπιηνθφξνπ δξνκέα ηεο νπνίαο ηα ηπιίγκαηα ηνπ δξνκέα ζπλδένληαη ζην δίθηπν κέζν κηαο δηάηαμεο πνπ πεξηέρεη έλαλ κεηαηξνπέα ac/dc έλαλ ππθλσηή dc θαη έλαλ κεηαηξνπέα dc/ac. Ο ζηάηεο είλαη ζπλδεδεκέλνο θαηεπζείαλ ζην δίθηπν. Σν ζχζηεκα νλνκάδεηαη 34

35 κεηαηξνπέαο back-to-back θαη νδεγείηαη απφ IGBT εκηαγσγηθά ζηνηρεία. Ο κεηαηξνπέαο αληηζηαζκίδεη ηε δηαθνξά κεηαμχ ηεο κεραληθήο θαη ηεο ειεθηξηθήο ζπρλφηεηαο,εγρένληαο έλα ξεχκα κεηαβιεηήο ζπρλφηεηαο ζηα ηπιίγκαηα ηνπ δξνκέα. ε νπνηαδήπνηε θαηάζηαζε ιεηηνπξγίαο ή ζθάικαηνο ε ζπκπεξηθνξά ηεο γελλήηξηαο θαζνξίδεηαη απφ ηνπο ειεγθηέο ησλ κεηαηξνπέσλ. Όζν γηα ηνλ έιεγρν,απφ ηε κεξηά ηνπ δξνκέα ν κεηαηξνπέαο ειέγρεη ηελ ελεξγφ θαη άεξγν ηζρχ,ελψ απφ ηε κεξηά ηνπ δηθηχνπ ν κεηαηξνπέαο ειέγρεη ηελ ηάζε. Καη ηνλ κνλαδηαίν ζπληειεζηή ηζρχνο. χήμα 3.6 Αςφγχρονη γεννήτρια δακτυλιοφόρου δρομζα διπλήσ τροφοδοςίασ Ο ηξφπνο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζπζηήκαηνο ππφ θαλνληθέο ζπλζήθεο αλαιχεηαη ζε δπν θαηαζηάζεηο. ηελ πεξίπησζε ππεξζχγρξνλεο ιεηηνπξγίαο (ζεηηθή νιίζζεζε) έρνπκε ξνή ηζρχνο απφ ην δξνκέα ζην δίθηπν κέζν ηνπ κεηαηξνπέα. ηελ αληίζεηε θαηάζηαζε έρνπκε πξνζθνξά ηζρχνο κέζσ ηνπ δηθηχνπ ζην δξνκέα. Καη ζηηο δπν πεξηπηψζεηο ν ζηάηεο παξάγεη ελεξγφ ηζρχ γηα ην δίθηπν. εκαληηθφ ζηελ ππεξζχγρξνλε θαηάζηαζε είλαη φηη ε ίδηα ε κεραλή παξάγεη ηελ άεξγν πνπ ρξεηάδεηαη λα θαηαλαιψζεη ψζηε λα ζπλερίδεη λα παξάγεη ηζρχ ζην δίθηπν ν ζηάηεο. Δπίζεο απηή ε δηαθνξά ηελ θάλεη πνιχ πην απνδνηηθή απφ ηελ αληίζηνηρε γελλήηξηα κε κεηαβιεηή αληίζηαζε. Μεηνλεθηήκαηα ηηο ηνπνινγίαο απηήο έρνπλ λα θάλνπλ κε ηε ζπληήξεζε ηεο ζε ζρέζε κε ηνλ άιιν ηχπν αζχγρξνλεο ιφγν ησλ δαθηπιίσλ. Αθφκα ν κεηαηξνπέαο πνπ ρξεζηκνπνηείηαη είλαη επηιεγκέλνο κε ην εχξνο ηαρχηεηαο πνπ κπνξεί λα δνπιέςεη επαξθψο ην ζχζηεκα θαη απηφ πεξηνξίδεη ηηο δπλαηφηεηεο ζε θάπνηεο εθαξκνγέο ύγρξνλε γελλήηξηα δαθηπιηνθόξνπ δξνκέα Ο βαζηθφηεξνο ηχπνο γελλήηξηαο ζηε βηνκεραλία παξαγσγήο ελέξγεηαο. Σα ηπιίγκαηα ηνπ ζηάηε είλαη ζπλδεδεκέλα απεπζείαο ζην δίθηπν. Σα ηπιίγκαηα ηνπ δξνκέα δηεγείξνληαη απφ ζπλερέο ξεχκα κε ηε ρξήζε ησλ δαθηπιίσλ νιίζζεζεο θαη ςεθηξψλ ή κέζσ ελφο δηεγέξηε ρσξίο ςήθηξεο κε έλα ζηξεθφκελν αλνξζσηή. Ζ γελλήηξηεο απηνχ ηνπ ηχπνπ δελ ρξεηάδνληαη πεξαηηέξσ αληηζηάζκηζε. Ζ ηαρχηεηα ηεο ζχγρξνλεο γελλήηξηαο θαζνξίδεηαη απφ ηε ζπρλφηεηα ηνπ δηθηχνπ θαη ηνλ αξηζκφ ησλ πφισλ. 35

36 ύγρξνλε γελλήηξηα κόληκνπ καγλήηε (permanent magnet) Ζ κεραλέο απηνχ ηνπ ηχπνπ είλαη νη πην απνδνηηθέο απφ φιεο φζεο έρνπλ αλαθεξζεί. Πξφθεηηαη γηα κεραλέο κε κφληκε δηέγεξζε ρσξίο λα ππάξρεη επηπιένλ παξνρή ελέξγεηαο, πξάγκα πνπ απμάλεη ην ζπληειεζηή ηζρχνο θαη ηνλ βαζκφ απφδνζεο ηεο κεραλήο. Δίλαη κηα θαηαζθεπή αξθεηά δαπαλεξή ιφγσ ησλ πιηθψλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηε θαηαζθεπή ησλ κφληκσλ καγλεηψλ. Δπηπξφζζεην θφζηνο πξνζδίδεη ν κεηαηξνπέαο πιήξνπο θιίκαθαο πνπ είλαη ππνρξεσηηθφο ζε κηα κεραλή κε κφληκνπο καγλήηεο. Σν ζεκαληηθφηεξν απφ φια είλαη φηη κπνξεί λα παξέρεη ελέξγεηα ζην δίθηπν ζε θάζε ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο. χήμα 3.7 φγχρονη γεννήτρια Μόνιμου Μαγνήτη Ζ θαηαζθεπή ηεο γελλήηξηαο απηνχ ηνπ ηχπνπ πεξηέρεη έλα ζπκβαηηθφ ηξηθαζηθφ ηχιηγκα ζηνλ ζηάηε θαη έλα ζχζηεκα πφισλ κφληκνπ καγλήηε ζην δξνκέα,πνπ κπνξεί λα είλαη έθηππνη ή θπιηλδξηθνί. πλήζσο έθηππνπο πφινπο ρξεζηκνπνηνχλ ζε κεραλέο ρακειψλ ηαρπηήησλ θαη ζε εθαξκνγέο αλεκνγελλεηξηψλ. Πξνβιήκαηα πνπ ζρεηίδνληαη κε ηελ ζχγρξνλε θχζε απηψλ ησλ γελλεηξηψλ θαη κπνξεί λα εκθαληζηνχλ θαηά ηελ εθθίλεζε, ηνλ ζπγρξνληζκφ θαη ηε ξχζκηζε ηεο ηάζεο. Δπίζεο έλα πξφβιεκα πνπ ππάξρεη ζρεηίδεηαη κε ηε δπλαηφηεηα ησλ πιηθψλ λα αληέρνπλ ζε κεγάιεο δηαθπκάλζεηο ηεο ζεξκνθξαζίαο θαη απαηηείηαη ζχζηεκα ςχμεο. 3.4 Παξαγωγή ελέξγεηαο Κακπύιε ηζρύνο Ζ ηαρχηεηα ηνπ αλέκνπ θαζνξίδεη ηελ παξαγσγή ηζρχνο κηαο αλεκνγελλήηξηαο θαη θάζε κεραλή ραξαθηεξίδεηαη απφ ηε θακπχιε ηζρχνο πνπ ζρεηίδεηαη κε ηα γεσκεηξηθά ηεο ραξαθηεξηζηηθά θαη ην ζρεδηαζκφ ηεο. Βαζηθά ζεκεία ηεο ραξαθηεξηζηηθή θακπχιεο ηζρχνο είλαη ε ηαρχηεηα εθθίλεζεο ηεο αλεκνγελλήηξηαο (V cut-in ),είλαη ην ζεκείν πνπ ε αλεκνγελλήηξηα μεθηλά λα παξάγεη ηζρχ, ηελ ηαρχηεηα απνθνπήο (V cut-off ),δειαδή ην ζεκείν πνπ ζηακαηά λα παξάγεη ηζρχ γηα πνιχ δπλαηνχο αλέκνπο θαη ηελ κηθξφηεξε νλνκαζηηθή ηαρχηεηα (V R ) γηα ηελ νπνία ε κεραλή παξάγεη ηελ νλνκαζηηθή ηζρχ (P R ). ηελ νλνκαζηηθή ηαρχηεηα ε αλεκνγελλήηξηα παξέρεη ηε κέγηζηε ξνπή. 36

37 χήμα 3.8 Καμπφλη ιςχφοσ δρομζα ςε ςχζςη με την ταχφτητα του ανζμου Παξαγωγή ελέξγεηαο Οη αλεκνγελλήηξηεο δε κπνξνχλ λα παξάγνπλ φζε ελέξγεηα ζα ζέιακε, νχηε πξνθαλψο φζε δειψλεη ε νλνκαζηηθή ηζρχο ηνπο, δηφηη πνιιέο ψξεο εηεζίσο ιεηηνπξγνχλ καθξηά απφ απηήλ. Ζ παξαγφκελε ελέξγεηα κηαο αηνιηθήο κεραλήο εμαξηάηαη απφ ηελ θακπχιε ηζρχνο ηεο κεραλήο θαζψο θαη απφ ην ξφδν αλέκνπ εληφο ησλ νξίσλ ιεηηνπξγίαο ηνπ αλέκνπ ζηελ πεξηνρή. Γηα θάζε ηαρχηεηα ηεο αλεκνγελλήηξηαο (δειαδή αλάκεζα ζηελ ηαρχηεηα έλαξμεο ιεηηνπξγίαο Vcut-in θαη ζηελ ηαρχηεηα δηαθνπήο ιεηηνπξγίαο VF), ε παξαγφκελε ελέξγεηα πξνθχπηεη απφ ην γηλφκελν ηνπ αξηζκνχ ησλ σξψλ εκθάληζεο ηεο ζπγθεθξηκέλεο ηαρχηεηαο εηεζίσο κε ηελ ηζρχ πνπ αληηζηνηρεί (γηα δεδνκέλε θακπχιε ηζρχνο). Έηζη κπνξεί λα ζρεδηαζζεί ε θακπχιε θαηαλνκήο ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο. Ζ ζπλνιηθή εηήζηα ελέξγεηα πξνθχπηεη απφ ην άζξνηζκα ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο γηα φιεο ηηο ηαρχηεηεο αλέκνπ πνπ έρνπκε ιεηηνπξγία. Δπηπιένλ παξάγνληεο νη νπνίνη επεξεάδνπλ ηελ παξαγφκελε ελέξγεηα είλαη ε δηαζεζηκφηεηα ηεο κεραλήο, νη απψιεηεο κεηαθνξάο θαη ν βαζκφο απφδνζεο ηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ. Ζ δηαζεζηκφηεηα εθθξάδεη ην πνζνζηφ ηνπ ρξφλνπ πνπ ε αλεκνγελλήηξηα είλαη δηαζέζηκε γηα λα ιεηηνπξγήζεη θαη εθθξάδεηαη κε ηνλ ζπληειεζηή δηαζεζηκφηεηαο(.γ.). Δδψ πξέπεη λα ηνληζζεί φηη ν ζπληειεζηήο δηαζεζηκφηεηαο δε ζρεηίδεηαη κε ην αηνιηθφ δπλακηθφ, αιιά κε ην πνζνζηφ ηνπ ρξφλνπ πνπ πξννξίδεηαη γηα ζπληήξεζε, αθνχ ε κεραλή κέλεη εθηφο ιεηηνπξγίαο είηε ιφγσ πξνγξακκαηηζκέλσλ εξγαζηψλ ζπληήξεζεο είηε εμαηηίαο θάπνηαο βιάβεο (π.ρ. απψιεηα ελφο πηεξπγίνπ) κέρξη λα επηζθεπαζηεί. Σππηθέο ηηκέο ηνπ ζπληειεζηή είλαη κεηαμχ 0.90 θαη Ο βαζκφο απφδνζεο ηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ, εθθξάδεη ηηο απψιεηεο πνπ έρνπκε ιφγσ αιιειεπίδξαζεο αλεκνγελλεηξηψλ ζε αηνιηθά πάξθα, θαη νθείιεηαη θαηά θχξην ιφγν ζην έιιεηκκα ηεο ηαρχηεηαο πνπ παξνπζηάδεηαη ζηνλ ζσιήλα ξνήο ηεο αλεκνγελλήηξηαο. 3.5 Αιιειεπίδξαζε κε ην δίθηπν Οη αλεκνγελλήηξηεο αιιειεπηδξνχλ κε ην δίθηπν. Δίλαη ινγηθφ νη κεηαβνιέο ηηο ηαρχηεηαο ηνπ αλέκνπ,πνπ κεηαβάιινπλ θαη ηελ παξαγφκελε ηζρχ λα έρνπλ άκεζε ζρέζε κε ηηο απμνκεηψζεηο ηεο κεηαθεξφκελεο ηζρχο απφ ην δίθηπν. Βέβαηα ζπκβαίλεη θαη ην αληίζεην. Γειαδή απφηνκεο αιιαγέο ζην δίθηπν,φπσο βξαρπθπθιψκαηα,πηψζεηο ηάζεηο θ.α. λα επηδξνχλ ζηε ιεηηνπξγία κηαο αλεκνγελλήηξηαο. Σν θαηλφκελν 37

38 δηαθχκαλζεο ηεο ηάζεο κηαο αλεκνγελλήηξηαο, γλσζηφ σο flicker είλαη ην απνηέιεζκα ηεο ζρέζεο πνπ έρεη ε κεηαβνιή ηνπ αλέκνπ ζηε ηάζε ελφο αδχλακνπ θπξίσο δηθηχνπ φπνπ είλαη ζπλδεδεκέλε κηα αλεκνγελλήηξηα. Σξφπνη αληηκεηψπηζεο ππάξρνπλ πνιινί. Δίηε ζην ζρεδηαζκφ ηεο αεξνδπλακηθήο ηνπ αλεκνθηλεηήξα, ζην κεραληθφ θνκκάηη. Αληίζηνηρα ζην ειεθηξνινγηθφ αιιάδνληαο ζηνηρεία ηεο γελλήηξηαο ή ηνπνζεηψληαο πεξηζζφηεξεο γηα ηηο δηάθνξεο ηαρχηεηεο, αιιά θαη ειεθηξνληθά πνπ απνηειεί ηελ πην εχθνιε θαη επέιηθηε ιχζε γηα ην κεγαιχηεξν πνζνζηφ αλεκνγελλεηξηψλ. Σα ειεθηξνληθά ηζρχνο είλαη κηα ιχζε πνπ παξνπζηάδεη θαη απηή θάπνηα κεηνλεθηήκαηα. Ζ εηζαγσγή ζην δίθηπν αξκνληθψλ δηαηαξαρψλ θαη ε ρεηξνηέξεπζε ηνπ παξαγφκελνπ ξεχκαηνο είλαη ην θπξίσο πξφβιεκα πνπ αληηκεησπίδνπλ ηέηνηεο θαηαζθεπέο. Γελ είλαη φκσο απξνζπέιαζηα απηά ηα πξνβιήκαηα. Με ηελ ηνπνζέηεζε ησλ θαηάιιεισλ θίιηξσλ κπνξνχκε λα θαιπηεξέςνπκε ηελ πνηφηεηα ηεο ηζρχο πνπ παξέρεηαη ζην δίθηπν αιιά θαη λα εμαιείςνπκε ζρεδφλ ην αξκνληθφ θαηλφκελν. Δπίζεο πνιιέο θνξέο απηέο νη δηαηάμεηο καο δίλνπλ δπλαηφηεηεο λα κεηξηάζνπκε ηε παξερφκελε ηζρχ ή θαη λα ηξνπνπνηήζνπκε ηελ ηάζε θαη ηε ζπρλφηεηα ιεηηνπξγίαο ηεο γξακκήο αλ ππάξμεη θάπνηα αθξαία θαηάζηαζε ιεηηνπξγίαο. Όκσο ζε αδχλακα θαη κηθξά δίθηπα ηα πξνβιήκαηα πνπ εκθαλίδνληαη δελ κπνξνχλ πάληα λα ιπζνχλ κε ηα ειεθηξνληθά ηζρχνο. Πνιιέο θνξέο θαη ζε ηδηαίηεξα θξίζηκεο θαηαζηάζεηο ην ζχλεζεο είλαη λα απνζπλδέεηαη ε αλεκνγελλήηξηα απφ ην δίθηπν ή λα ιεηηνπξγεί ελ θελφ. Γηα ην ιφγν απηφ ζήκεξα ππάξρνπλ θαλνληζκνί βάζε ησλ νπνίσλ πεξηνξίδεηαη ε απαίηεζε θαη ε αληνρή γηα κηα αλεκνγελλήηξηα ζπγθεθξηκέλεο ηζρχο ζε ηέηνηεο θαηαζηάζεηο αδηάιεηπηεο ιεηηνπξγίαο ππφ κεησκέλε ηάζε( Fault Ride-Through). 3.6 Ηιεθηξνληθνί Μεηαηξνπείο Ιζρύνο Αλάινγα ηηο αλάγθεο ηνπ δηθηχνπ, ηηο απαηηήζεηο πνπ έρνπκε απφ κηα αλεκνγελλήηξηα θαη θπξίσο απφ ηνλ ηχπν γελλήηξηαο πνπ έρεη,θαηαιήγνπκε ζηνλ κεηαηξνπέα πνπ ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε. ηελ αγνξά ππάξρεη κηα πιεζψξα κεηαηξνπέσλ θαη εκηαγσγηθψλ ζηνηρείσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ θαηαζθεπή ηέηνησλ ζπζηεκάησλ. Μηα ηππηθή θαηεγνξηνπνίεζε ηνπο κπνξεί λα γίλεη κε βάζε ην θφζηνο θαη ηε δπλαηφηεηα πνπ ζηελ κεηαηξνπή σθέιηκεο ηζρχνο Μεηαηξνπέαο κε αλνξζωηή δηόδωλ ζε ζεηξά κε αληηζηξνθέα ζπξίζηνξ Ο κεηαηξνπέαο απηφο ραξαθηεξίδεηαη απφ ηελ απιή αξρηηεθηνληθή δνκή θαη ην ρακειφ θφζηνο θαηαζθεπήο. Πξφθεηηαη γηα κηα αμηφπηζηε ιχζε, αιιά κε κηθξή επειημία. Αθνξά ζχλδεζε κε αζχγρξνλεο γελλήηξηεο θαη πεξηνξίδεηαη ζε κεηαθνξά ηζρχνο κέρξη 250KW. Ζ δηάηαμε ηνπ,φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 3.9 πεξηέρεη έλαλ αλνξζσηή δηφδσλ ζηε κεξηά ηνπ ζηάηε θαη έλαλ αληηζηξνθέα ζπξίζηνξ ζην κέξνο ηνπ δηθηχνπ. 38

39 χήμα 3.9 Μετατροπζασ διόδων-θυρίςτορ με μια Αςφγχρονη Γεννήτρια Αλαιχνληαο ηηο δπλαηφηεηεο κηα ηέηνηαο δηάηαμεο παξαηεξνχκε πσο έρνπκε θάπνηνπο πεξηνξηζκνχο πνπ νθείινληαη ζηε θχζε ησλ ζηνηρείσλ. Απφ ηε κεξηά ηνπ ζηάηε ηεο κεραλήο ν αλνξζσηήο δηφδσλ ιεηηνπξγεί άκεζα ζε θάζε ζηηγκή πνπ ν ξφηνξαο πεξηζηξέθεηαη κεηαηξέπνληαο ηελ ελαιιαζζφκελε ηάζε πνπ παξάγεηαη απφ ηελ αλεκνγελλήηξηα ζε ζπλερή. Τπάξρεη κηα ζπζηνηρία ππθλσηψλ γηα λα παξάγνπλ ηελ αλαγθαία άεξγν ηζρχ γηα ηε ιεηηνπξγία ηεο κεραλήο κηαο θαη ιφγσ ησλ δηφδσλ δελ ππάξρεη ακθίδξνκε ξνή ελέξγεηαο. ηε πιεπξά ηνπ δηθηχνπ ν αληηζηνθέαο ζπξίζηνξ είλαη ξπζκηζκέλνο λα δνπιεχεη κε ηε θαηάιιειε γσλία έλαπζεο ψζηε λα παξάγεη κηα θπκαηνκνξθή ηάζεο θαη ξεχκαηνο ηαπηφζεκεο κε ηνπ δηθηχνπ. Ζ γσλία κεηαβάιιεηαη αλάινγα ηελ ηζρχ πνπ παξάγεη ε αλεκνγελλήηξηα αιιά θαη πεξηνξίδεηαη απφ ηε θχζε ησλ ζπξίζηνξ. Έηζη ην απνηέιεζκα είλαη λα κελ κπνξεί λα ιεηηνπξγεί ζε κηθξέο θαη πνιχ κεγάιεο γσλίεο ιφγσ αδξάλεηαο ησλ ζηνηρείσλ. Δπίζεο έλα άιιν κεηνλέθηεκα είλαη ε εηζαγσγή ζην δίθηπν αξκνληθψλ ζε αξθεηά κεγάιν πνζνζηφ,πξάγκα πνπ απαηηεί θίιηξα,απμάλνληαο ζεκαληηθά ην θφζηνο Μεηαηξνπέαο κε αλνξζωηή δηόδωλ ζε ζεηξά κε αληηζηξνθέα IGBT Αθνξά κηα θαιχηεξε εθδνρή ηνπ πξνεγνχκελνπ κεηαηξνπέα. Σα ζηνηρεία IGBT αληηθαηαζηνχλ ηα ζπξίζηνξ θαη απνδίδνπλ θαιχηεξε πνηφηεηα ηζρχνο ζην δίθηπν. Δπίζεο κεηψλεηαη αξθεηά ην αξκνληθφ θαηλφκελν,πξάγκα πνπ αθνξά θαη ηε ρξεζηκνπνίεζε ιηγφηεξσλ θίιηξσλ ζηε κεξηά ηνπ δηθηχνπ. Βέβαηα ην κεηνλέθηεκα κνλνκεξνχο κεηαθνξάο ηζρχνο ζην ζχζηεκα αλεκνγελλήηξηα-δίθηπν δελ καο δίλεη παξαπάλσ δπλαηφηεηεο γηα ηελ αδηάιεηπηε ιεηηνπξγία ηεο γελλήηξηαο. Όκσο ε αχμεζε ηεο κεηαθεξφκελεο ηζρχο πνπ αγγίδεη ην 1MW ηψξα θαη ε ρξήζε κηθξφηεξσλ θίιηξσλ είλαη έλα ζηνηρείν ηθαλνπνηεηηθφ γηα ηελ εμειηγκέλε κνξθή απηνχ ηνπ κεηαηξνπέα. Δπίζεο ζε πεξηπηψζεηο παξαγσγήο κεγαιχηεξεο ηνπ 1MW επηβάιιεηαη ε ρξήζε ζηνηρείσλ GTO, δειαδή ζπξίζηνξ κε πχιε ζβέζεο. Σέηνηνπ είδνπο κεηαηξνπείο ρξεζηκνπνηήζεθαλ ζε εγθαηαζηάζεηο πνιιψλ MW θαη έδσζαλ ηε δπλαηφηεηα παξνρήο κεγάιεο ηζρχνο απφ ζρεδφλ φια ηα ήδε γελλεηξηψλ. Ηδηαίηεξε ήηαλ ε ρξήζε ηνπο ζηηο γελλήηξηεο DFIG φπνπ εθεί δηαρεηξίδνληαη κηθξφηεξε ηζρχ απφ ηελ νλνκαζηηθή ηζρχ ηεο γελλήηξηαο, πξάγκα πνπ ηνπο έθαλε εχρξεζηνπο θαη ζε αθφκα κεγαιχηεξεο γελλήηξηεο απμάλνληαο ηε ζπλνιηθή ηζρχ. 39

40 3.6.3 Μεηαηξνπέαο κε αληηζηξνθείο IGBT Σν κεγάιν βήκα έγηλε κε ηελ εγθαηάζηαζε κεηαηξνπέσλ ακθίδξνκεο ξνήο ηζρχνο φπσο ιέγνληαη. Πξφθεηηαη γηα έλα εμειηγκέλν κνληέιν δπν αληηζηνθέσλ IGBT νδεγνχκελσλ απφ κηα γελλήηξηα παικψλ PWM. ε απηφ ην ζχζηεκα βξέζεθαλ πνιιέο ιχζεηο ζηε δηαρείξηζε ηεο ελεξγνχ θαη άεξγνπ ηζρχνο. Ζ αλεκνγελλήηξηα δελ κπνξεί λα ιεηηνπξγεί ζε φιν ην εχξνο ησλ ζηξνθψλ ηεο αιιά ιεηηνπξγεί ηθαλνπνηεηηθά θαη ζε ππνζχγρξνλν θαη ππεξζχγρξνλν αξηζκφ ζηξνθψλ. Δπίζεο ε ηνπνζέηεζε ππθλσηή ζηε dc ηάμε ηνπ κεηαηξνπέα πξνζθέξεη ζηαζεξνπνίεζε θαη νκαιή κεηάβαζε ηεο ηζρχνο απφ ην έλα κέξνο ζην άιιν, αιιά θαη ελίνηε ρξεζηκεχεη θαη ν πεγή ζηεο πηψζεηο ηάζεηο ηνπ δηθηχνπ. Σν θφζηνο γηα έλαλ ηέηνην κεηαηξνπέα είλαη πέξαλ ηνπ ρακεινχ,κε ην θέξδνο φκσο λα δίλεη κεγάιεο πηζαλφηεηεο ζηελ επηινγή απηή. χήμα 3.10 Μετατροπζασ IGBT με διόδουσ ελεφθερησ διζλευςησ Ζ επηινγή ειέγρνπ ηεο ελεξγνχ θαη άεξγνπ ηζρχνο επηθέξεη θέξδε επηηπγράλνληαο θαιχηεξα επίπεδα εθθίλεζεο ηεο αλεκνγελλήηξηαο θαη βνεζάεη ζηε θαιχηεξε ζπληήξεζε ηεο γελλήηξηαο. Σέηνηα είδε κεηαηξνπέσλ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε θαηαζθεπέο κε γελλήηξηεο DFIG ή SCG Permanent Magnet Μεηαηξνπέαο TANDEM Δδψ ππάξρεη θάηη ην δηαθνξεηηθφ ζηε ζρεδίαζε απηνχ ηνπ κεηαηξνπέα. Δίλαη κηα πην ζχλζεηε θαηαζθεπή θαζψο πεξηέρεη δχν κεηαηξνπείο. ην πξσηεχνλ έρεη ηνπνζεηεζεί έλαο κεηαηξνπέαο κε 2 αληηζηξνθείο IGBT ή GTO νπνχ ελεξγεί έιεγρνο κε ρακειή δηαθνπηηθή ιεηηνπξγία. Αληίζεηα κε ηα απηφλ, ν κεηαηξνπέαο ζην δεπηεξεχνλ πεξηέρεη ηνπο ίδηνπο ζρεδφλ αληηζηξνθείο, κφλνπ πνπ θάζε ζηνηρείν έρεη αληηπαξάιιεια κηα δίνδν ειεχζεξεο δηέιεπζεο. Απηφ έρεη λα θάλεη κε ηε πςειή δηαθνπηηθή ιεηηνπξγία ηνπ κεηαηξνπέα απηνχ, αιιά θαη κε ηελ ελέξγεηα θαη ηα ξεχκαηα πνπ δηαρεηξίδεηαη. Οπζηαζηηθά θαη νη ηέζζεξεηο αληηζηξνθείο ειέγρνληαη απφ δπν γελλήηξηεο παικψλ PWM κε ηε δηαθνξά ζην ξφιν πνπ έρνπλ ζην ζχζηεκα. 40

41 χήμα 3.11 Μετατροπζασ TANDEM Σν θέξδνο απφ απηή ηε θαηαζθεπή είλαη ε δηαρείξηζε κεγάιεο ηζρχο κε κηθξέο δηαθνπηηθέο απψιεηεο ζην πξσηεχνλ. Βέβαηα γηα ην δεπηεξεχνλ δελ ηζρχεη ην ίδην κηαο θαη δηαρεηξίδεηαη κηθξφηεξα ξεχκαηα,αιιά ρξεζηκνπνηείηαη ζαλ ελεξγφο αληηζηάηεο παξέρνληαο απφζβεζε ζην πξσηεχνλ ζε θαηάζηαζε ρακειήο ηζρχο. Σν θφζηνο γηα κηα ηέηνηα εθαξκνγή απμάλεηαη θαηαθφξπθα, ιφγν ησλ ζηνηρείσλ θαη ηνλ επηπιένλ έιεγρν πνπ είλαη αλαγθαίνο. Δπίζεο ζηελ έμνδν ρξεζηκνπνηνχληαη ηα ίδηα θίιηξα φπσο θαη ζηνλ πξνεγνχκελν κεηαηξνπέα κε ηε δηαθνξά φηη ε ηάζε εμφδνπ εδψ είλαη πην ρακειή,θάηη πνπ απαηηεί κεγαιχηεξα ξεχκαηα γηα λα παξέρεηαη ε ίδηα ηζρχο Μεηαηξνπείο πνιιώλ επηπέδωλ Μηα ιχζε πνπ βξίζθεη εθαξκνγή φιν θαη πεξηζζφηεξν φζν απμάλεηαη ε παξαγφκελε ηζρχο απφ ηηο αλεκνγελλήηξηεο είλαη νη κεηαηξνπείο πνιιψλ επηπέδσλ. Δίλαη κεηαηξνπείο πνπ ιεηηνπξγνχλ κε ηελ ίδηα ινγηθή φπσο θαη νη θαλνληθνί,κε ηε δηαθνξά φηη θάζε ζηνίρνο έρεη παξαπάλσ απφ έλα ζηνηρεία. Απηφ έρεη ζαλ ζπλέπεηα ηελ αχμεζε ηεο αληνρήο ηεο γξακκήο ζε κεγαιχηεξα ξεχκαηα. Έηζη ην θάζε ζηνηρείν πξνζθέξεη έλα ξεχκα πνπ αζξνίδεηαη ζην θφκβν έλσζεο ησλ γξακκψλ. χήμα 3.12 Μετατροπζασ πολλϊν επιπζδων Σν θέξδνο απφ απηή ηελ εμέιημε είλαη ε ιεηηνπξγία ππφ κεγαιχηεξα ξεχκαηα,ζπλεπψο θαη ππφ κεγαιχηεξε ηζρχ. Ζ παικνδφηεζε παξακέλεη ίδηα γηα ηελ γελλήηξηα παικψλ κε κφλε αιιαγή ηελ ελίζρπζε ηνπ ζήκαηνο γηα λα ζηαιεί ζε φινπο ηνπο απνδέθηεο ηεο θάζε γξακκήο 41

42 42

43 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 4 ΑΙΟΛΙΚΑ ΠΑΡΚΑ 4.1 Πάξθα Έρνληαο ζηφρν ηεο αχμεζε ηεο παξαγφκελεο ηζρχο απφ αλαλεψζηκεο πήγεο, δεκηνπξγήζεθε ε αλάγθε γηα ηελ θαηαζθεπή φιν θαη πεξηζζφηεξσλ αλεκνγελλεηξηψλ. Σν απνηέιεζκα νδήγεζε ζηε δεκηνπξγία ησλ αηνιηθψλ πάξθσλ. Μηα νκάδα αλεκνγελλεηξηψλ πνπ ηνπνζεηνχληαη ζε κηα πεξηνρή κε ζθνπφ ηε παξαγσγή κεγάισλ πνζνηήησλ ελέξγεηαο, εθκεηαιιεπφκελνη ησλ άλεκν. Σν κέγεζνο απηήο ηεο νκάδαο αιιά θαη ε δηάηαμε ηεο δηαθέξεη απφ θαηαζθεπή ζε θαηαζθεπή,αιιά θαη απφ ηφπν ζε ηφπν. Σέηνηεο εγθαηαζηάζεηο μεθίλεζαλ αξρηθά λα ιεηηνπξγνχλ ζηε ζηεξηά ζε πεξηνρέο κε κεγάιν αηνιηθφ δπλακηθφ(ζπλήζσο πξφπνδεο βνπλψλ ζηελ αξρή). ηε ζπλέρεηα, ζηελ αλαδήηεζε γηα πην απνδνηηθέο πεξηνρέο ζηξαθήθαλ ζε θνξπθέο βνπλψλ θαη ππεξάθηηεο εθηάζεηο. Έηζη αλαπηχρζεθαλ ηερλνινγίεο γηα λα ηθαλνπνηνχλ θαη ηηο δπν ηνπνζεζίεο εγθαηάζηαζεο ζε ζηεξηά θαη ζάιαζζα Αηνιηθά Πάξθα ζηε ηεξηά Αηνιηθά πάξθα ζηε μεξά ηνπνζεηνχληαη ζε νπνηνδήπνηε ζεκείν,είηε βνπλφ είηε πεδηάδα,κε ηε ινγηθή ηεο εθκεηάιιεπζεο φζν ην δπλαηφλ θαιχηεξα ηνπ αηνιηθνχ δπλακηθνχ ηεο πεξηνρήο. πλήζσο ζηε μεξά,δπλαηά ξεχκαηα αέξα βξίζθνληαη ζηα ζεκεία φπνπ ην αλάγιπθν παξνπζηάδεη κεηαβνιέο. Γηα ην ιφγν απηφ θαη κεηά απφ κειέηεο πξνηηκνχληαη πεξηνρέο,φπσο κηθξνί ιφθνη,πξφπνδεο βνπλψλ αιιά θαη θνξπθνγξακκέο. Σα δπν πξψηα κέξε ζπλήζσο πεξηβάιινληαη απφ δπλαηά αηνιηθά ραξαθηεξηζηηθά κε κεγάιεο ηαρχηεηεο αλέκνπ αιιά ηαπηφρξνλα θαη αξθεηά ρξνληθά δηαζηήκαηα άπλνηαο. Αληίζεηα νη θνξπθνγξακκέο πεξηέρνπλ έλα πην ζηαζεξφ θαη ηαπηφρξνλα ηζρπξφ δπλακηθφ βνεζψληαο ζηε κεγαιχηεξε θαη πην ζηαζεξή ιεηηνπξγία ηνπ πάξθνπ. χήμα 4.1 Αιολικό πάρκο ςτη ξηρά Σν ζεκαληηθφ ζε κηα ηέηνηα εγθαηάζηαζε είλαη ε νξζή κειέηε ηνπ δπλακηθνχ ηεο πεξηνρήο. Απφ εθεί θξίλεηαη αλ πξέπεη λα γίλεη κηα εγθαηάζηαζε ή φρη. Δπίζεο νη δπζθνιίεο πνπ πεξηέρεη κηα εγθαηάζηαζε ζηε θνξπθνγξακκή ζε ζρέζε κε κηα άιιε 43

44 ζε πην νκαιφ έδαθνο είλαη αξθεηά ζεκαληηθή. Βέβαηα ην άκεζν θέξδνο είλαη θαη ζηηο δπν πεξηπηψζεηο ε δπλαηφηεηα λα ζπλδεζνχλ ακέζσο ζην ηνπηθφ δίθηπν θαη λα πξνζθέξνπλ ηελ ελέξγεηα πνπ παξάγνπλ ρσξίο επηπιένλ επηβαξχλζεηο Τπεξάθηηα Αηνιηθά Πάξθα (Offshore Wind Farm) Αλαδεηψληαο ηνπνζεζίεο κε αηνιηθά ζηνηρεία ηέηνηα πνπ λα παξέρνπλ φζν πεξηζζφηεξν ζπλερή ιεηηνπξγία,αιιά θαη πςειέο ηαρχηεηεο αλέκνπ νδεγήζεθαλ ζηε ζάιαζζα. Σέηνηεο θαηαζθεπέο κπνξνχλ λα ηνπνζεηεζνχλ ζρεηηθά θνληά ζε αθηέο,αξθεί λα απέρνπλ θάπνηα απφζηαζε γηα λα κελ επεξεάδνπλ ηε θπζηθή βηνπνηθηιφηεηα ηεο πεξηνρήο. Έηζη ζε κηα απφζηαζε πέληε έσο δέθα ρηιηνκέηξσλ είλαη δπλαηή απηή ε εθαξκνγή. Σα θέξδε πνπ αθνξνχλ ηελ πνηφηεηα ηεο αηνιηθήο ηζρχο εδψ είλαη πνιχ πεξηζζφηεξα απφ ηε μεξά. Λφγν ηεο επηθάλεηαο ηεο ζάιαζζαο νη αλαηαξάμεηο ηεο ξνήο ηνπ αλέκνπ είλαη θαηά πνιχ κεησκέλεο θαη ηαπηφρξνλα ππάξρεη κηα νκαιή ιεηηνπξγία ηνπ πάξθνπ πνπ ζπκβάιιεη ζηε καθξνδσία ησλ αλεκνγελλεηξηψλ θαη ησλ ειεθηξηθψλ ζηνηρείσλ πνπ δέρνληαη ιηγφηεξεο δηαθνπέο ιεηηνπξγίαο. χήμα 4.2 Τπεράκτιο αιολικό πάρκο Σν ηδηαίηεξν ζε κηα ηέηνηα θαηαζθεπή είλαη ε πάθησζε ησλ πχξγσλ ησλ αλεκνγελλεηξηψλ. Δδψ ζπλαληάκε δηάθνξα εδάθε θαη βάζε. πλήζσο πχξγνη κπνξνχλ λα παθησζνχλ κέρξη ηξηάληα κέηξα θάησ απφ ηελ επηθάλεηα ηεο ζάιαζζαο. Απηφ γηαηί πεγαίλνληαο ζε κεγαιχηεξα βάζε ηα δεδνκέλα αιιάδνπλ αιιά θαη ην θφζηνο ζηαζεξνπνηήζεηο ηνπ πχξγνπ είλαη πνιχ κεγαιχηεξν. Γπζηπρψο έλα κεγάιν κεηνλέθηεκα απηψλ ησλ πάξθσλ είλαη ε δηαδηθαζία δηαζχλδεζεο ηνπο θαη έλσζεο ηνπο κε ην δίθηπν. Όπσο είλαη πξνθαλέο ηα θαιψδηα ηνπνζεηνχληαη ππνζαιάζζηα θαη ζάβνληαη θάησ απφ ην βπζφ ψζηε λα πξνζηαηεχνληαη απφ νηηδήπνηε. Όζν αθνξά ηε δηαζχλδεζε κε ην δίθηπν,εμαξηάηαη απφ ηελ ηζρχ θαη ηελ απφζηαζε ηνπ πάξθνπ απφ ηε μεξά θαη δηαθέξεη απφ θαηαζθεπή ζε θαηαζθεπή. 4.3 Σνπνινγίεο ύλδεζεο Αηνιηθώλ Πάξθωλ Λφγν ησλ ηδηαηηεξνηήησλ ησλ πεξηζζφηεξσλ πάξθσλ αιιά θαη ηελ αλάγθε γηα κηα ζχλδεζε ζην δίθηπν ελφο παξαγσγνχ ρσξίο αλαηαξαρέο θαη δηαθπκάλζεηο ζηε ιεηηνπξγία ηνπ,αλαπηχρζεθαλ πνιιά είδε ζχλδεζεο. ηε ζπλερεία παξνπζηάδνληαη αλαιπηηθά απηέο νη ζπλδεζκνινγίεο. 44

45 4.3.1 Αηνιηθά πάξθα κε ζύλδεζε AC Σα πεξηζζφηεξα αηνιηθά πάξθα θαη θπξίσο ηα πάξθα ζηε μεξά έρνπλ ιεηηνπξγήζεη κε ην ac ζχζηεκα δηαζχλδεζεο. Λφγσ θφζηνπο ηεο θαηαζθεπήο ππάξρνπλ δπν δηαθνξεηηθέο ηαθηηθέο πνπ αθνινπζνχληαη,άιιε ζηα κεγάιεο ηζρχο πάξθα θαη άιιε ζηα κηθξήο. χήμα 4.3 Σοπολογία μικροφ πάρκου ac ε έλα πάξθν κε κηθξφ αξηζκφ αλεκνγελλεηξηψλ ρξεζηκνπνηνχκε έλα δίθηπν (αθηηληθφ) γηα λα ζπλδέζνπκε ηηο αλεκνγελλήηξηεο κεηαμχ ηνπο αιιά θαη γηα ηε δηαζχλδεζε κε ην δίθηπν. Με ηνλ ηξφπν απηφ ηνπνζεηείηαη έλα θαιψδην ζε ζεηξά κε φιεο ηηο αλεκνγελλήηξηεο ηεο γξακκήο θαη ν θφκβνο θζάλεη ζην κεηαζρεκαηηζηή. Έηζη έρνπκε ηαπηφρξνλε ζχλδεζε ηνλ γελλεηξηψλ κεηαμχ ηνπο αιιά θαη κε ην δίθηπν. Πξφθεηηαη γηα κηα αξθεηά ζπκθέξνπζα ιχζεη ζε κηθξά δίθηπα. 45

46 χήμα 4.4 Σοπολογία μεγάλων αιολικϊν πάρκων ac ηελ εγθαηάζηαζε κεγάισλ πάξθσλ αθνινπζνχκε έλα πην παξαδνζηαθφ ηξφπν ζχλδεζεο. Δθεί θάζε ζηνίρνο απφ αλεκνγελλήηξηεο ζπλδέεηαη ζε έλαλ θφκβν πάιη,κε ηε δηαθνξά φηη θάζε γελλήηξηα επηθνηλσλεί μερσξηζηά. Έηζη έρνπκε έλα εζσηεξηθφ δίθηπν πνπ ιεηηνπξγεί κε κηθξφηεξε ηάζε κέρξη ηνλ θφκβν θαη ζηε ζπλέρεηα έλα κεηαζρεκαηηζηή πνπ αλεβάδεη ηελ ηάζε γηα ηε ζχλδεζε φισλ ησλ εζσηεξηθψλ δηθηχσλ πξηλ ηε δηαζχλδεζε κε ην δίθηπν δηαλνκήο Αηνιηθά πάξθα κε ζύλδεζε AC/DC Ζ πξφηαζε απηή είλαη ζρεδφλ παξφκνηα κε ηε πξνεγνχκελε,αιιά αθνξά θπξίσο πάξθα ηα νπνία κεηαθέξνπλ ηελ ελέξγεηα ηνπο ζε ζεκείν αξθεηά απνκαθξπζκέλν ή αλ ην ηνπηθφ δίθηπν είλαη αλίζρπξν. 46

47 χήμα 4.5 Σοπολογία αιολικοφ πάρκου ac/dc Ζ βαζηθή δηαθνξά είλαη ζην δίθηπν ac ζχλδεζεο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ πνπ είλαη ηειείσο αλεμάξηεην απφ απηφ ηνπ δηθηχνπ δηαλνκήο. Μεηαμχ ηνπο παξεκβάιιεηαη κηα γξακκή dc,πξνζθέξνληαο δπλαηφηεηεο ειέγρνπ ζηα κεγέζε πνπ κεηαθέξνληαη κε ζθνπφ ηελ θαιχηεξε θαη πνηνηηθφηεξε κεηαθνξά ηζρχνο. Σν θφζηνο εγθαηάζηαζεο είλαη ίδην κε ηε πξνεγνχκελε ηνπνινγία κηαο θαη ρξεζηκνπνηείηαη έλα δηπνιηθφ θαιψδην dc κε κφλν εμηξά θφζηνο ηνπο κεηαηξνπείο Αηνιηθά πάξθα κε ζύλδεζε DC ηελ ηνπνινγία απηή ησλ ζπζηεκάησλ κεηαθνξάο dc ππάξρνπλ δπν είδε εγθαηάζηαζεο γηα κηθξά θαη κεγάια πάξθα,αιιά θαη κηα ηξίηε,κε ζχλδεζε αηνιηθψλ πάξθσλ ζε ζεηξά. χήμα 4.6 Σοπολογία μικροφ αιολικοφ πάρκου dc ηε πξψηε θαηεγνξία ησλ κηθξφο πάξθσλ ε ζχλδεζε dc δελ δηαθέξεη θαζφινπ απφ ηελ αληίζηνηρε ζχλδεζε ac, κε ηε δηαθνξά,ζηε ζέζε ηνπ κεηαζρεκαηηζηή λα ππάξρεη έλαο κεηαηξνπέαο dc θαη έλαο αληηζηξνθέαο ζηε ζπλέρεηα. Βεβαίσο είλαη απαξαίηεηε ε ρξήζε ελφο αλνξζσηή ζηε θάζε αλεκνγελλήηξηα. Σν θφζηνο εγθαηάζηαζεο δελ δηαθέξεη απφ απηφ ηεο ac ηνπνινγίαο. 47

48 χήμα 4.7 Σοπολογία μεγάλων αιολικϊν πάρκων dc ηα κεγάια πάξθα ε δηαθνξά είλαη ζηηο βαζκίδεο dc πνπ κπνξεί λα ρξεηαζηνχλ φζηε λα θηάζνπκε ζην ηειηθφ ζηάδην ηνπ αληηζηξνθέα. Απηή είλαη θαη ε θχξηα δηαθνξά απφ ην αληίζηνηρν ac. Έηζη κφλν φηαλ έλαο κεηαηξνπέαο θηάλεη ηα KV κπνξεί λα ζπλδεζεί ζηνλ αληηζηξνθέα. Γηα ηηκέο θνληά ζηα 5KV είλαη αλαγθαίν άιιν έλα ζηάδην κεηαηξνπήο. χήμα 4.8 Σοπολογία αιολικοφ πάρκου dc με ςφνδεςη των ανεμογεννητριϊν ςε ςειρά Σέινο ε ζπλδεζκνινγία κε ηε ινγηθή ησλ πάξθσλ ζε ζεηξά ιεηηνπξγεί ηνπνζεηψληαο ζε ζεηξά φζεο αλεκνγελλήηξηεο αξθνχλ γηα λα θηάζνπλ ηελ νλνκαζηηθή ηάζε ηνπ αληηζηξνθέα. Σν θέξδνο απφ απηή ηε ζχλδεζε είλαη ε απαιιαγή απφ ελδηάκεζα ζηάδηα κεηαηξνπήο θαη ην θφζηνο κεηψλεηαη ζεκαληηθά. Πξνθαλψο εδψ έρνπκε έλαλ ηειηθφ αληηζηξνθέα πνπ πξέπεη λα έρεη κεγάιν εχξνο ιεηηνπξγίαο κέρξη ηελ νλνκαζηηθή ηνπ ηηκή γηα λα θαιχςεη φιεο ηηο αλάγθεο. Απφ ηελ άιιε κεξηά νη κεηαηξνπήο ζηε κεξηά ησλ αλεκνγελλεηξηψλ πξέπεη λα έρνπλ ηε δπλαηφηεηα λα δνπιέςνπλ ζε κεγάιεο ηάζεηο γηα λα θαιχπηνπλ ηελ πεξίπησζε βιάβεο κηαο γελλήηξηαο απφ ηε ζεηξά θαη λα ζπλερίδεηαη νκαιά ε ιεηηνπξγία ηνπ πάξθνπ. 48

49 4.4 ύζηεκα κεηαθνξάο Ηιεθηξηθήο Δλέξγεηαο HVDC Ζ κεηαθνξά ηεο παξαγφκελεο ελέξγεηαο απφ ππεξάθηην αηνιηθφ πάξθν πξνο ην πιεζηέζηεξν επεηξσηηθφ δίθηπν κεηαθνξάο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο απνηειεί κείδσλ δήηεκα. Πξφθεηηαη γηα έλα ζχζηεκα επέιηθην ιφγν ηεο απμνκείσζεο ζην πνζφ ελέξγεηαο πνπ κεηαθέξεη,φζν θαη αμηφπηζην ιφγν ηνπ κεγέζνπο θαη ηεο δπζθνιίαο ηνπ φινπ έξγνπ (εκπφηηζε θαισδίσλ,ππνζαιάζζηεο ζπλδέζεηο, θ.α.). Ζ θαηαζθεπή ελφο ζπζηήκαηνο ελαιιαζζφκελνπ ξεχκαηνο παξφκνην κε απηφ ηνπ δηθηχνπ παξέρεη κηα ιχζε ζην εγρείξεκα,αιιά ε πινπνίεζε ηεο αληηκεησπίδεη πνιιά αδηέμνδα. Έθηνο απφ ηε ιχζε ηνπ ηξηθαζηθνχ ζπζηήκαηνο ac ζε ππνζαιάζζηα κνξθή θάηη ηέηνην ζα ήηαλ νηθνλνκηθά θαη θαηαζθεπαζηηθά αζχκθνξν,ζνβαξή ππνςεθηφηεηα έρεη ην ζχζηεκα κεηαθνξάο ζπλερνχο ξεχκαηνο πςειήο ηάζεο HVDC. Απηή ε ελαιιαθηηθή θαη ελδηαθέξνπζα ιχζε παξέρεη εμίζνπ θαιή πνηφηεηα ηζρχνο θαη επζηάζεηα ζην ζχζηεκα κε ηελ επηπιένλ ηδηαηηεξφηεηα ηεο νηθνλνκηθφηεξεο πιεπξάο ηεο. ρεδφλ ην θφζηνο γηα κηα ηέηνηα θαηαζθεπή κεηψλεηαη θαηά 1/3 κηαο θαη πξφθεηηαη γηα ζχζηεκα 2 θάζεσλ θαη φρη 3 φπσο έλα ac. Πιενλέθηεκα απνηειεί ν δπλακηθφο ηξφπνο απφζβεζεο ησλ ηαιαληψζεσλ απφ ηηο κεηαηξνπέο ac/dc θαη dc/ac αιιά θαη ν ζπγρξνληζκφο πνιιψλ θαη δηαθνξεηηθψλ ζπρλνηήησλ απφ ηηο δηάθνξεο πεγέο κέζσ κηαο γξακκήο κεηαθνξάο. χήμα 4.9 Χαρακτηριςτικό διάγραμμα χρήςησ ςυςτημάτων Τψηλήσ Σάςησ Αο εμεηάζνπκε αλαιπηηθφηεξα ηηο επηινγέο δηαζχλδεζεο HVAC κεηαθνξά Σα ζπζηήκαηα Τςειήο Σάζεο Δλαιιαζζνκέλνπ Ρεχκαηνο (HVAC) απνηεινχλ ηελ πην απιή θαη νηθνλνκηθά εθηθηή ιχζε γηα έλα αηνιηθφ πάξθν. Έρνπλ 49

50 ρξεζηκνπνηεζεί γηα πνιιέο εθαξκνγέο ππεξάθηησλ αηνιηθψλ πάξθσλ θπξίσο κηθξήο θιίκαθαο θαη έρεη παξαηεξεζεί αξθεηνί πεξηνξηζκνί. Τπάξρεη κηα άκεζε ζρέζε ηνπ κήθνπο ηεο γξακκήο κε ην πνζφ ελέξγεηαο πνπ κεηαθέξεηαη αιιά θαη ηεο άεξγνπ ηζρχο πνπ παξάγνπλ ηα ίδηα ηα θαιψδηα. Έηζη ηέηνηνπ είδνπο ζπζηήκαηα κεηαθνξάο πεξηνξίδνληαη ζε κηθξά πάξθα κέγηζηεο ηζρχο 200 MW. Δπίζεο ην κήθνο ηεο ζπλνιηθήο γξακκήο δελ κπνξεί λα ππεξβαίλεη ηα 100 km. ην ηέινο ηεο γξακκήο θνληά ζηηο αθηέο ηνπνζεηνχληαη αληηζηαζκηζηέο άεξγνπ ηζρχνο κε ζθνπφ ηελ θαιχηεξε πνηφηεηα παξερφκελεο ηζρχο θαη ηελ απνθπγή εηζρψξεζεο αλψηεξσλ αξκνληθψλ ζην δίθηπν HVDC κεηαθνξά βαζηζκέλε ζε LCC Δίλαη ην θιαζηθφ ζχζηεκα κεηαθνξάο ελέξγεηαο κε ρξήζε Τςειήο Σάζεο πλερέο Ρεχκα (HVDC) πνπ ρξεζηκνπνηεί κεηαηξνπείο πεγψλ ξεχκαηνο (LCC). Απνηειείηαη απφ γέθπξεο ζπξίζηνξ θαη απηφ είλαη έλα βαζηθφ κεηνλέθηεκα ζε έλα ζχζηεκα κεηαθνξάο ελέξγεηαο κεηαμχ 2 δηθηχσλ AC,δηφηη ζε ηέηνηεο θαηαζθεπέο ηα ζπξίζηνξ είλαη νδεγνχκελα απφ ηα δίθηπα θαη δελ κπνξνχκε λα ειέγμνπκε ηελ ελεξγφ θαη άεξγν ηζρχ πνπ κεηαθέξεηαη. αλ απνηέιεζκα είλαη ε κεηαθνξά αλψηεξσλ αξκνληθψλ ζην δίθηπν θαη ε ρξήζε ηεξάζηησλ θίιηξσλ αληηζηάζκηζεο. Σν πξφβιεκα απηφ πξνέξρεηαη απφ ηελ δηαδηθαζία έλαπζεο θαη ζβέζεο ησλ ζπξίζηνξ πνπ θαζπζηεξνχλ ζε ζρέζε κε ηα IGBT θαη GTO. Μηα ιχζε ζην παξαπάλσ πξφβιεκα βξέζεθε κε ηε ηνπνζέηεζε ελφο ζηαηηθνχ αληηζηαζκηζηή πνπ νλνκάζηεθε STATCOM. Σν θέξδνο πνπ πέηπραλ κε απηφ ζηε δηάηαμε ήηαλ δηπιφ. Καηά ηε δηαξθή θαη ζηαζεξή ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο πεξηνξίδεηαη ε άεξγνο ηζρχο πνπ παξάγεηαη απφ ηελ κεηαηξνπή ηνπ ελαιιαζζφκελνπ ζε ζπλερέο θαη ηαπηφρξνλα δηαηεξεί ζηαζεξή ηελ ζπλερήο ηάζε κεηαθνξάο θαηά ηε δηάξθεηα πνπ ην αηνιηθφ πάξθν παξνπζηάδεη ζηηγκηαίεο βπζίζεηο ή κεηαβνιέο. χήμα 4.10 φςτημα μεταφοράσ με μετατροπήσ πηγϊν ρεφματοσ LCC Ζ ρξήζε ηέηνησλ ζπζηεκάησλ κεηαθνξάο ηζρχο είλαη γλσζηή γηα παξαπάλσ απφ κηζφ αηψλα. Μάιηζηα πνιιέο ρψξεο δηαζπλδένληαη πιένλ κε απηφλ ηνλ ηξφπν γηα λα κεηαθέξνπλ κεγάιεο πνζφηεηεο ελέξγεηαο κεηαμχ ηνπο (π.ρ. ν αγσγφο Διιάδαο Ηηαιίαο). Μεηά απφ κειέηεο θαη αξθεηέο εγθαηαζηάζεηο παξαηεξήζεθε φηη έλα ηέηνην ζχζηεκα κεηαθνξάο αθνξά κεγάια πνζά ελέξγεηαο θαη ζε κεγάιεο απνζηάζεηο. Έηζη ζπλήζσο ρξεζηκνπνηείηαη γηα λα ζπλδέζεη ζηαζκνχο ή πάξθα πνπ απέρνπλ κεγάιεο απνζηάζεηο (πάλσ απφ 100 km) θαη θπξίσο κεηαθνξά ελέξγεηαο απφ 600 MW θαη παξαπάλσ. 50

51 4.4.3 HVDC κεηαθνξά βαζηζκέλε ζε VSC Πξφθεηηαη γηα ηελ εμειηγκέλε κνξθή κηαο γξακκήο κεηαθνξάο ελέξγεηαο Τςειήο Σάζεο πλερνχο Ρεχκαηνο (HVDC) ε νπνία θεξδίδεη φιν θαη πεξηζζφηεξν κεξίδην ηεο αγνξάο γηα θαηαζθεπέο ππεξάθηησλ αηνιηθψλ πάξθσλ. Ζ δηαθνξά απηήο ηεο γξακκήο κεηαθνξάο έγθεηηαη ζηνπο κεηαηξνπήο πεγψλ ηάζεο (VSC). Σε ζέζε ησλ ζπξίζηνξ εδψ έρνπλ πάξεη ζηνηρεία IGBT κε κεγαιχηεξεο ζπρλφηεηεο ιεηηνπξγίαο θαη πιήξσο ειεγρφκελεο δηαθνπηηθέο δηαδηθαζίεο. Σν απνηέιεζκα είλαη λα έρνπκε κηα γξακκή πνπ ιεηηνπξγεί αλεμάξηεηα απφ ηε δηαθνξά δπλακηθφηεηαο ησλ δπν άθξσλ ηεο,δειαδή ρσξίο λα ζέιεη θάπνηνλ ζηαζεξνπνηεηή είηε απφ ηε κεξηά ηνπ πάξθνπ,είηε απφ ηε κεξηά ηνπ δηθηχνπ. Απηή ηε ζηηγκή ζηελ αγνξά ππάξρνπλ ηέηνηεο δηαηάμεηο έηνηκεο απφ κεγάιεο εηαηξίεο θαη δηαθηλνχληαη κε δηάθνξα νλφκαηα. Ζ ABB έρεη νλνκάζεη κηα δηάηαμε HVDC κε VSC σο HVDC light,ελψ ε Siemens ηεο έρεη δψζεη ηελ νλνκαζία Plus HVDC. Σα πιενλεθηήκαηα απηήο ηεο γξακκήο είλαη πνιιά. Με απηφ ην ζχζηεκα επηηπγράλεηαη θαιχηεξνο θαη άκεζνο έιεγρνο ηεο ελεξγνχ θαη άεξγνπ ηζρχνο ρσξίο λα απαηηνχληαη αληηζηαζκηζηέο,ελψ ηαπηφρξνλα ζηαζεξνπνηεί ην δίθηπν ζηηο ελψζεηο κε ην ελαιιαζζφκελν δίθηπν. Λφγσ ηεο κεγάιεο ζπρλφηεηαο ιεηηνπξγίαο ησλ εκηαγσγηθψλ ζηνηρείσλ πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζηε δηάηαμε,έρνπκε ηε κείσζε ησλ αξκνληθψλ πνπ εηζέξρνληαη ζην δίθηπν κεηψλνληαο ηα θίιηξα πνπ ζα ήηαλ αλαγθαία ζε άιιεο ζπλζήθεο. Βέβαηα ε κεγάιε ζπρλφηεηα ζηε Γηακφξθσζε Πιάηνπο Παικψλ (PWM) επηθέξεη κεγάιεο απψιεηεο ηζρχνο αιιά παξακέλεη κηθξφηεξν ην πνζνζηφ ζε ζρέζε κε ην ζχζηεκα LCC. Σέινο ην θφζηνο θαηαζθεπήο ησλ VSC ζε ζρέζε κε άιινπο κεηαηξνπείο είλαη κεγαιχηεξν,φκσο ζην ζχλνιν ηεο θαηαζθεπήο κηαο γξακκήο HVDC κε VSC είλαη ζπγθξίζηκν,ίζσο θαη ρακειφηεξν απφ ηελ αληίζηνηρε κε LCC. 51

52 χήμα 4.11 φςτημα μεταφοράσ με μετατροπείσ πηγϊν τάςησ VSC Βάζε κειεηψλ αιιά θαη απφ ηηο εγθαηαζηάζεηο πνπ ήδε ππάξρνπλ έρεη παξαηεξεζεί φηη νη γξακκέο κεηαθνξάο HVDC κε VSC ρξεζηκνπνηνχληαη γηα θαηαζθεπέο άλσ ησλ 100 km θαη γηα κεηαθνξά ηζρχνο κεηαμχ 200 θαη 900 MW, κε ηελ ηδηαηηεξφηεηα λα κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ θαη πέξα απφ απηά ηα φξηα αλ νη ζπλζήθεο ην επηηξέπνπλ. Πεξηγξαθή ιεηηνπξγίαο κηαο γξακκήο HVDC κε VSC Μηα ηππηθή δηαζχλδεζε AC/DC/AC κε θαιψδηα HVDC θαη κεηαηξνπείο VSC θαίλεηαη ζην παξαθάησ ζρήκα. Γεληθά απνηειείηαη απφ δπν ζηαζκνχο κεηαηξνπήο πεγψλ ηάζεο θαη ην δηπνιηθφ θαιψδην ζπλερνχο ξεχκαηνο. Καζέλαο απφ ηνπο ζηαζκνχο απαξηίδεηαη απφ έλα VSC έλαλ ππθλσηή DC κηα επαγσγή δηεπαθήο θαη θίιηξα AC. Ζ γέθπξα VSC είλαη εμαπαικηθή δπν επηπέδσλ, κε ελ ζεηξά ζπλδεδεκέλα δηπνιηθά ηξαλδίζηνξ κνλσκέλεο πχιεο (IGBT) ζε θάζε βαιβίδα. ε θάζε IGBT αληηπαξάιιεια ζπλδέεηαη κηα δίνδνο ειεχζεξεο δηέιεπζεο. Ο ππθλσηήο DC βξίζθεηαη πξηλ ηε ζχλδεζε ηνπ θαισδίνπ γηα λα παξέρεη κηα δίνδν ρακειήο εκπέδεζεο γηα ην ξεχκα ζβέζεο,θαζψο θαη κηα απνζήθε ελέξγεηαο γηα λα ειέγρεη ηε ξνή ηζρχνο. Δπίζεο κεηψλεη ηηο αξκνληθέο ζηε κεξηά ηνπ DC ηκήκαηνο ελψ ν Μ/Σ ιεηηνπξγεί αλάινγα ζην AC ηκήκα,πεξηνξίδνληαο ηηο αξκνληθέο σο πςηπεξαηφ θίιηξν ζηε ηάζε ηνπ δπγνχ AC. Οη κεηαηξνπείο πιάηνπο ηάζεο (VSC) ρξεζηκνπνηνχλ γηα ηε παικνδφηεζε ησλ εκηαγσγηθψλ ζηνηρείσλ ηνπο ηε κέζνδν δηακφξθσζεο πιάηνπο (PWM),παξέρνληαο ηε δπλαηφηεηα ζην ζχζηεκα λα ξπζκίδεη ην πιάηνο θαη ηε γσλία ηεο εμφδνπ θάζε VSC αλεμάξηεηα ην έλα απφ ην άιιν. Έηζη επηηπγράλεηαη ν έιεγρνο ηεο πξαγκαηηθήο θαη άεξγνπ ηζρχνο. Οη δηαθνπηηθέο ζπρλφηεηεο ηεο PWM ζηνπο VSC 52

53 θπκαίλνληαη κεηαμχ 1 θαη 2 khz,αλάινγα ηελ ηνπνινγία θαη ηεο ηδηαηηεξφηεηα ηνπ κεηαηξνπέα. Σα θίιηξα AC ξπζκίδνληαη ζε κεγαιχηεξεο ζπρλφηεηεο απφ απηέο πνπ ιεηηνπξγεί ε PWM. ηε παικνδφηεζε ησλ IGBT ρξεζηκνπνηνχληαη νπηηθέο ίλεο γηα ηε κεηαθνξά ησλ ζεκάησλ ζη ζηνηρεία. Μηα κνλάδα παικνδφηεζεο θαη έλαο δηαηξέηεο ηάζεο ζε θάζε IGBT επηηπγράλνπλ ηε θαηαλνκή ηάζεο ζηα ελ ζεηξά ζπλδεδεκέλα IGBTs. Ο έιεγρνο ησλ ζηνηρείσλ είλαη μερσξηζηφο γηα ην θαζέλα. Οη βαιβίδεο ςχρνληαη κε απηνληζκέλν λεξφ. Κάζε ζηαζκφο VSC ηνπνζεηείηαη ζε πξνζηαηεπηηθά ζηέγαζηξα,ψζηε λα παξέρεη ζσξάθηζε απφ ειεθηξνκαγλεηηθέο παξεκβνιέο. χήμα 4.12 Πενταβάθμια γραμμή μεταφοράσ VSC 53

54 54

55 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 5 - ΜΔΛΔΣΗ ΤΠΔΡΑΚΣΙΟΤ ΠΑΡΚΟΤ Ζ κειέηε γηα ηελ θαηαζθεπή ελφο ππεξάθηηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ (offshore wind farm) ρσξίδεηαη ζε ζηάδηα επεμεξγαζίαο. Σν θάζε ζηάδην πεξηιακβάλεη δηάθνξνπο παξάγνληεο πνπ πξέπεη λα ιεθζνχλ ππφςε γηα έλα ηέηνην εγρείξεκα. Σα βαζηθά ζεκεία κειέηεο είλαη ηξία : ε ηνπνζεζία πνπ ζα ρξεζηκνπνηεζεί,ηα κεραλήκαηα πνπ ζα εγθαηαζηαζνχλ θαη ην ζπλνιηθφ θφζηνο θαηαζθεπήο. Όκσο ην θαζέλα απφ απηά ηα ζεκεία πεξηέρεη ζηνηρεία πνπ πξέπεη λα εμεηαζηνχλ κε ηδηαίηεξε πξνζνρή κε απνηέιεζκα λα νδεγήζνπλ ζε κηα νπζηαζηηθή θαη βηψζηκε ιχζε. ηελ αλαδήηεζε ηεο ηνπνζεζίαο γηα έλα ππεξάθηην αηνιηθφ πάξθν νη παξάγνληεο,πνπ απνηεινχλ βαζηθή πξνυπφζεζε γηα ηελ επηινγή εμαξηψληαη απφ ηα αηνιηθά δεδνκέλα ηεο πεξηνρήο,αιιά θαη ηε δπλαηφηεηα θηινμελίαο ελφο ηέηνηνπ πάξθνπ ζηε πεξηνρή απηή. Πην ζπγθεθξηκέλα ε κειέηε αθνξά θαη ζηελ δπλαηφηεηα ηνπνζέηεζεο βάζεσλ γηα ηηο αλεκνγελλήηξηεο ζην ππζκέλα ηεο πεξηνρήο,αιιά ρσξίο λα θαηαζηξέθεηαη ε γεσκνξθνινγία ηνπ εδάθνπο θαη ν ππνζαιάζζηνο βηφηνπνο. Σν επφκελν βήκα ηεο κειέηεο πεξηιακβάλεη ηελ επηινγή ηνπ ειεθηξνκεραλνινγηθνχ εμνπιηζκνχ. Έρνληαο ηα απαξαίηεηα ζηνηρεία γηα ηελ πεξηνρή πνπ επηιέρζεθε πξνρσξάκε ζηε κειέηε εγθαηάζηαζεο θαη νινθιήξσζεο ηνπ πάξθνπ. ην ηνκέα απηφ ιακβάλνπλ ρψξα ε επηινγή γελλεηξηψλ,αλεκνθηλεηήξσλ,ηνλ ηξφπν ζχλδεζήο ηνπο κε ην δίθηπν θαη ην ηνπνγξαθηθφ θνκκάηη παξάηαμήο ηνπο ζηε πεξηνρή. Σέινο ιακβάλεη ρσξά κηα νηθνλνκηθνηερληθή κειέηε θαηακεηξψληαο ηα πνζά πνπ απαηηνχληαη γηα ηελ πινπνίεζε ηνπ έξγνπ. Παξνπζηάδνληαη φια ηα νηθνλνκηθά ζηνηρεία θαη νη δπλαηφηεηεο ρνξήγεζεο ελφο ηέηνηνπ έξγνπ. Δπίζεο αλαθέξνληαη ην νθέιε θαη ην επίπεδν αλάπηπμεο ηεο πεξηνρήο πνπ επηιέρζεθε,αιιά θαη νη φπνηεο επηβιαβείο ελδείμεηο πνπ κπνξεί λα επηθέξεη κηα ηέηνηα παξέκβαζε ζηε ρισξίδα θαη παλίδα ηνπ ηφπνπ. 5.1 Δπηινγή Σνπνζεζίαο Δγθαηάζηαζεο Αηνιηθνύ Πάξθνπ Βαζηθφ θξηηήο ζηελ επηινγή κηαο πεξηνρήο πνπ λα κπνξεί λα θηινμελήζεη έλα ππεξάθηην αηνιηθφ πάξθν είλαη ηα αηνιηθά δεδνκέλα πνπ ηε ραξαθηεξίδνπλ. Με κηα πξψηε ζθέςε νδεγνχκαζηε ζηελ αλάγλσζε ελφο αηνιηθνχ ράξηε ηεο ρψξαο. Απηφο καο δίλεη ηε δπλαηφηεηα λα θξίλνπκε πνπ κπνξεί λα ζηεζεί κηα ηέηνηα εγθαηάζηαζε θαη λα απνθέξεη θέξδε. Σαπηφρξνλα κε ηελ αλαδήηεζε ηεο θαηάιιειεο ηνπνζεζίαο κε βάζε ηα αηνιηθά ραξαθηεξηζηηθά, πξνζπαζνχκε λα κελ απνκαθξπλζνχκε απφ ηηο αθηέο. 55

56 χήμα 5.1 Αιολικόσ Χάρτησ τησ Ελλάδασ με μζςη ταχφτητα ανζμου Αλαδεηψληαο πεξηνρέο πνπ λα είλαη δπλαηή ε εγθαηάζηαζε ελφο ππεξάθηηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ ζην ζαιάζζην ζχλνιν ηεο ρψξαο ζπλαληνχκε κηα ζεκαληηθή δηαθνξά ζε ζρέζε κε ηα αληίζηνηρα πάξθα ηνπ βνξξά. πλήζσο ηα ππεξάθηηα αηνιηθά πάξθα ηεο Γεξκαλίαο, Γαλίαο θ.α. ηνπνζεηνχληαη ζε πεξηνρέο φπνπ ην βάζνο δελ μεπεξλά ηα 40 κέηξα. Κάηη ηέηνην ζηνλ ειιεληθφ ρψξν είλαη ηδηαίηεξα δχζθνιν αλ ζθεθηεί θαλείο πσο ηέηνηα βάζε βξίζθνληαη πνιχ θνληά ζηηο αθηέο θαη δελ είλαη δηαζέζηκα ζε ηέηνηνπ είδνπο ρξήζεηο. Βέβαηα πεξηνρέο πνπ λα πιεξνχλ ηηο πξνυπνζέζεηο γηα ηε θαηαζθεπή ελφο ηέηνηνπ πάξθνπ ππάξρνπλ ζε αξθεηά ζεκεία αιιά δελ είλαη κεγάιεο ζε έθηαζε ψζηε λα δηθαηνινγήζνπλ κηα επέλδπζε φπσο ελφο αηνιηθνχ πάξθνπ. Σερλνινγηθά έρνπλ δνζεί ιχζεηο θαη γηα κεγαιχηεξα βάζε. Παθηψζεηο κέρξη θαη ζηα 200 κέηξα βπζνχ είλαη δπλαηέο αιιά ππφ νξηζκέλεο ζπλζήθεο. Σν θχξην κέιεκα γηα κηα ηνπνζέηεζε ζε ηέηνηα βάζε είλαη ην είδνο ηνπ ππζκέλα θαη ην πιηθφ πνπ ηνλ ραξαθηεξίδεη. Σν ίδην ηζρχεη θαη γηα κηθξφηεξα βάζε. Όκσο εθεί ππάξρνπλ θαη πνιιέο δηαθνξεηηθέο βάζεηο,αλάινγα κε ηε πεξίζηαζε. 56

57 χήμα 5.2 Χάρτησ αξιοποιήςιμων θαλάςςιων περιοχϊν του ελληνικοφ θαλάςςιου ςυμπλζγματοσ Παξαηεξψληαο ηνπο ράξηεο θαη αμηψλνληαο ηα δεδνκέλα ηνπο ζπκπεξαίλνπκε φηη ππάξρνπλ αξθεηέο πεξηνρέο πνπ πξνζθέξνληαη γηα ηελ εγθαηάζηαζε ηέηνησλ αηνιηθψλ πάξθσλ. Μάιηζηα επηινγέο ππάξρνπλ θαη ζηελ λεζησηηθή ρψξα αιιά θαη θνληά ζηηο αθηέο ηεο επεηξσηηθήο. Οη πεξηνρέο απηέο ραξαθηεξίδνληαη απφ κέζε εηήζηα ηαρχηεηα αλέκνπ ζηα 7-9 m/s. Δίλαη κηα αθφκα βαζηθή δηαθνξά κε ηα κεγάια ππεξάθηηα αηνιηθά πάξθα πνπ ππάξρνπλ ζην εμσηεξηθφ. πλήζσο νη κέζε ηαρχηεηα εθεί ππεξβαίλεη ηα 10 m/s θαη έρνπλ εμειίμεη θαηάιιειεο αλεκνγελλήηξηεο γηα λα εθκεηαιιεπηνχλ απηή ηελ πεγή. Βέβαηα απηφ δελ απνθιείεη κηα ζπκθέξνπζα θαη νηθνλνκηθή πξφηαζε γηα ηελ εθκεηάιιεπζε ηφζσλ πεξηνρψλ πνπ ππάξρνπλ ζηνλ ειιαδηθφ ρψξν θαη κέλνπλ αλεθκεηάιιεπηεο. Γηα ην ιφγν απηφ κηα κειέηε πάλσ ζηελ εθκεηάιιεπζε ηέηνησλ πεξηνρψλ ζα πξνζέθεξε ιχζεηο ζην κεγαιχηεξν θνκκάηη ηεο ρψξαο. Μηα ηέηνηα πεξίπησζε ζα κπνξνχζε λα ραξαθηεξηζηεί θαη ε πεξηνρή πνπ θαιχπηεη ην ζαιάζζην ρψξν κεηαμχ Κξπνλεξίνπ Αηησιναθαξλαλίαο θαη Ληκλνζάιαζζαο Μεζνινγγίνπ. ηε πεξηνρή απηή έρνπλ εδψ θαη θαηξφ αλαπηπρζεί αηνιηθά πάξθα ζην ρεξζαίν ηκήκα θαη θπξίσο ζηα νξεηλά ηεο Ναππάθηνπ. Σν δίθηπν έρεη πξνζαξκνζηεί ζηηο αλάγθεο ζχλδεζεο κεγάισλ παξαγσγψλ ιφγσ ηνλ ππαξρφλησλ εγθαηαζηάζεσλ. Δπηπιένλ είλαη κηα πεξηνρή κε κηθξφ ζρεηηθά βάζνο ππζκέλα θαη πξνζθέξεηαη γηα πάξθα κηαο θαη δελ απνηειεί ηνπξηζηηθφο πξννξηζκφο ή πεξηνρή πξνζηαηεπφκελε ιφγν ζπάλησλ ζαιάζζησλ εηδψλ. Γηαθξίλεηαη φκσο γηα ηε βηνπνηθηιφηεηά ηεο θαη ηελ ηδηαηηεξφηεηα κηαο κεγάιεο ιηκλνζάιαζζαο πνπ δελ πξέπεη ζε θακία πεξίπησζε λα ράζεη ηελ νκνηνκνξθία θαη ηε θπζηθή ζεκαζία ηνπ βηφηνπνπ πνπ θηινμελεί. 57

58 χήμα 5.3 Χαρακτηριςτικά Αιολικοφ δυναμικοφ ςτο Νομό Αιτωλοακαρνανίασ Ζ ηνπνζεζία απηή έρεη ραξαθηεξηζηηθά ηέηνηα πνπ επηηξέπνπλ θαη βάζε ηεο λνκνζεζίαο λα ειεγρζεί σο πηζαλή πεξηνρή εγθαηάζηαζεο ελφο ππεξάθηηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ. 5.2 Γηαδηθαζία ρνξήγεζεο αδεηώλ Καηά ηελ έλαξμε ηεο ζπδήηεζεο ζρεηηθά κε ηε ρσξνζέηεζε αλεκνγελλεηξηψλ ζηε ζάιαζζα,ε επηθξαηνχζα άπνςε ήηαλ φηη γηα ηελ αλνηρηή ζάιαζζα ζα κπνξνχζε θαλείο λα μεθχγεη απφ ηα δεζκά ηεο αδεηνδφηεζεο ηεο ρξήζεο αηνιηθήο ελέξγεηαο πνπ ππάξρνπλ γηα ηε ζηεξηά. Όηαλ ηα πξψηα ζρέδηα ακέζσο έγηλε ζαθέο φηη απηφ έγηλαλ γλσζηά θαη μεθίλεζε ε δεκφζηα ζπδήηεζε ήηαλ κία ιάζνο ειπίδα. Έηζη ππάξρνπλ γεσγξαθηθέο θαη πεξηβαιινληηθέο ζπλζήθεο πνπ πξέπεη λα ιεθζνχλ ππφςε,ελψ θαη ε λνκηθή θαηάζηαζε δηαθέξεη ζε θάζε ρψξα Ννκηθή Καηάζηαζε Ζ λνκηθή θαηάζηαζε φζνλ αθνξά ηε ρνξήγεζε αδεηψλ θαζνξίδεηαη θπξίσο απφ ην αλ ε ζρεηηθή ζαιάζζηα πεξηνρή βξίζθεηαη εληφο ηεο πεξηνρήο ησλ ρσξηθψλ πδάησλ, δειαδή εληφο ηεο δψλεο ησλ 12 κηιίσλ, ή πέξα απφ απηφ ην φξην. Φπζηθά νη λνκνζεηηθέο ξπζκίζεηο δηαθέξνπλ απφ ρψξα ζε ρψξα. πγθεθξηκέλα θάζε ζρέδην πξέπεη λα αθνινπζεί ηνπο εθάζηνηε εζληθνχο θαλνληζκνχο. ε νξηζκέλεο ρψξεο, 58

59 φπσο ζηε Γεξκαλία, πξναπαηηνχληαη ηα ίδηα θξηηήξηα αδεηνδφηεζεο θαη λνκηθψλ αξρψλ φπσο ζηε ζηεξηά. Σελ ίδηα ζηηγκή πξέπεη λα ππάξρεη θαη ε ζχκθσλε γλψκε θαη άδεηα απφ ηηο αληίζηνηρεο νξγαλψζεηο πνπ αθνξνχλ ηε ρισξίδα θαη ηελ παλίδα θαζψο θαη ηελ πξνζηαζία ππφ εμαθάληζε πνπιηά. Οη πεξηθεξεηαθέο αξρέο είλαη ηππηθά πεξηνρψλ κε ππεχζπλεο γηα ηελ έθδνζε νηθνδνκηθψλ αδεηψλ φπσο θαη ζηελ μεξά. Γηα ηηο θαηαζθεπαζηηθέο επηρεηξήζεηο ζηνλ ππζκέλα ηεο ζάιαζζαο (ζεκειίσζε, ζαιάζζηα θαιψδηα), ππάξρνπλ επίζεο θαλνληζκνί πνπ πξέπεη λα ηεξνχληαη. Ζ λνκηθή θαηάζηαζε ζηελ απνθιεηζηηθά νηθνλνκηθή δψλε ηεο είλαη πνιχ ιηγφηεξν ζε κηα ζπδήηεζε γηα ηηο αξρέο ηνπ δηεζλνχο δηθαίνπ, αλεμάξηεηα ζαθήο θαη νδεγεί απφ ηε ρσξνζέηεζε ησλ αλεκνγελλεηξηψλ. Όινη νη εζληθνί θαη επξσπατθνί λφκνη έρνπλ ηζρχ απζηεξά κέρξη ην φξην ησλ ρσξηθψλ πδάησλ. Οξηζκέλεο ρψξεο έρνπλ ηελ ηάζε λα θαηαζηεί δπλαηή ε απινπνίεζε ηεο κεζφδνπ ρνξήγεζεο αδεηψλ ζηελ απνθιεηζηηθή νηθνλνκηθή δψλε Κξηηήξηα Αδεηνδόηεζεο Σα θξηηήξηα βάζεη ησλ νπνίσλ ε αίηεζε άδεηαο γηα ηελ εγθαηάζηαζε ησλ αλεκνγελλεηξηψλ εμεηάδεηαη είλαη ηα εμήο: Ζ αζθάιεηα ζηελ θπθινθνξία γηα ηηο πισηέο θαη ελαέξηεο κεηαθνξέο Οηθνινγηθέο επηπηψζεηο Παξάβαζε ησλ νηθνλνκηθψλ ζπκθεξφλησλ ησλ ηξίησλ Ζ αίηεζε πηζηνπνηεηηθνχ πξέπεη λα γίλεη κε ηα ζπλήζε έγγξαθα ζηηο ζρεηηθέο αξρέο, αλάινγα κε ην εάλ ε ηνπνζεζία βξίζθεηαη εληφο ησλ ρσξηθψλ πδάησλ ή εθηφο ηεο δψλεο ησλ 12 κηιίσλ. Οη αξρέο ζα δεηήζνπλ απφ ηα αξκφδηα γξαθεία θαη απφ ηηο ελψζεηο πνπ εκπιέθνληαη κηα πξψηε παξαηήξεζε. Καηά ηελ εμέηαζε ησλ πεξηβαιινληηθψλ ζπλζεθψλ, ε αίηεζε πξέπεη λα πεξηέρεη ηηο απαξαίηεηεο αμηνινγήζεηο θαη εμεηάζεηο απφ αλαγλσξηζκέλα πξφζσπα ή νξγαληζκνχο. Με βάζε ηελ θαηάζηαζε απηή, ε αξκφδηα αξρή ζα απνθαζίζεη γηα ηελ πιεξφηεηα ηεο αίηεζεο θαη, αλ ε απφθαζε είλαη ζεηηθή, ζα ρνξεγήζεη απαξαίηεηε άδεηα νηθνδφκεζεο, ζχκθσλα κε ηελ ηζρχνπζα λνκνζεζία αλέγεξζεο θηηξίσλ. Σα αλαγθαία θξηηήξηα γηα ηελ άδεηα είλαη ηα παξαθάησ: Αζθάιεηα θπθινθνξίαο γηα πισηέο θαη ελαέξηεο κεηαθνξέο Σηο πεξηζζφηεξεο θνξέο νη πεξηνρέο θνληά ζηηο αθηέο απνηεινχλ δηαδξνκέο δηέιεπζεο πινίσλ. Πξνζνρή πξέπεη λα δνζεί φρη κφλν ζηηο πνιηηηθέο πισηέο κεηαθνξέο αιιά θαη ζηε ρξήζε ησλ πεξηνρψλ απφ ην ζηξαηφ γηα ηηο αζθήζεηο ή εγθαηαζηάζεηο. Ζ πνιηηηθή αεξνπνξία είλαη κηθξφηεξν πξφβιεκα, θαζψο θαη αιιά πηζαλά απαηηνχληαη πεξηνξηζκνί χςνπο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ νπηηθά - ειεθηξνληθά πξνεηδνπνηεηηθά ζήκαηα. 59

60 Οηθνινγηθέο επηπηψζεηο Οη ιέμεηο θιεηδηά ζχκθσλα κε ηηο νπνίεο εμεηάδνληαη νη νηθνινγηθέο επηπηψζεηο είλαη: Πηελά : κεηαλάζηεπζε ησλ πνπιηψλ, ζπγθξνχζεηο κε πνπιηά, πεξηνρέο αλαπαξαγσγήο, πεγέο ηξνθήο γηα ηα πνπιηά, θ.ιπ. Θαιάζζηα ζειαζηηθά (κηθξέο θάιαηλεο, θψθηεο) : δηαηαξαρέο ησλ δψσλ απφ ηνλ ππνβξχρην ήρν ησλ εθπνκπψλ θαη, ελδερνκέλσο, απφ ειεθηξηθά θαη καγλεηηθά πεδία πνπ πξνέξρνληαη απφ ηηο αλεκνγελλήηξηεο. Φάξηα : επίδξαζε ησλ ηφπσλ αλαπαξαγσγήο θαη δηαηξνθήο ηνπο, αιιαγέο ζηα σθεάληα ξεχκαηα θαη ζηε θχζε ηνπ βπζνχ ιφγσ ησλ ζεκειίσλ θαη πηζαλή επηξξνή ζηε ζπκπεξηθνξά ησλ ςαξηψλ. Μηθξέο κνξθέο δσήο ζηνλ βπζφ ηεο ζάιαζζαο: αξλεηηθέο επηπηψζεηο ζηνλ εθάζηνηε βηφηνπν ηδηαίηεξα θαηά ηε δηάξθεηα ησλ εξγαζηψλ ηνπ θηηξίνπ. Γηαηήξεζε ηνπ ηνπίνπ: ε πξνβνιή ησλ αλεκνγελλεηξηψλ απφ ηε γε (νπηηθή φριεζε). Δλ ησ κεηαμχ, ε νξαηφηεηα απφ ηε ζηεξηά, θαίλεηαη πσο έρεη απαζρνιήζεη ηνπο νηθνινγηθνχο νξγαληζκνχο θαη ηελ ηνπξηζηηθή βηνκεραλία ζε κεγάιν βαζκφ.ηε Γαλία, γηα παξάδεηγκα, ιφγσ ηεο απφζηαζεο απφ ηελ αθηή ε νξαηφηεηα είλαη ειάρηζηε θαη κάιηζηα φηαλ ε αηκφζθαηξα είλαη αξθεηά θαζαξή. Ζ θαηάζηαζε είλαη παξφκνηα θαη ζηε Γεξκαλία. Θα πξέπεη λα ηνληζζεί φηη, ιφγσ ηεο θακππιφηεηαο ηεο γεο, νη αλεκνγελλήηξηεο ζα εμαθαλίδνληαη απφ ηνλ νξίδνληα ζε απφζηαζε 20 κε 30 ρηιηφκεηξα, ζε θάζε πεξίπησζε. Οηθνλνκηθφ ελδηαθέξνλ Όηαλ έλα λέν πεδίν εκθαλίδεηαη, πξέπεη λα νξηνζεηεζεί κε ηα πθηζηάκελα νηθνλνκηθά ζπκθέξνληα. Δηδηθφηεξεο πεξηπηψζεηο είλαη νη εμήο [1]: Παξεκπφδηζε ηεο αιηείαο Παξεκπφδηζε θάζε πηζαλήο εθκεηάιιεπζεο ηνπ νξπθηνχ πινχην Παξαηήξεζε ησλ ήδε πθηζηάκελσλ εγθαηαζηάζεσλ ππνδνκήο (αγσγνί πεηξειαίνπ θαη θπζηθνχ αεξίνπ, ζαιάζζηα ειεθηξηθά θαιψδηα θ.ιπ.) Η θαηάζηαζε ζηελ Διιάδα Σν ππνπξγείν Πεξηβάιινληνο (ΤΠΔΚΑ) παξνπζίαζε ζε ελεξγεηαθνχο θνξείο, εηαηξείεο, εθπξνζψπνπο ππνπξγείσλ θαη κε θπβεξλεηηθψλ νξγαλψζεσλ ζρέδηα γηα ηελ εγθαηάζηαζε ππεξάθηησλ αηνιηθψλ πάξθσλ ηελ πεξίνδν ηφρνο είλαη λα εγθαηαζηαζνχλ πάξθα ζπλνιηθήο ηζρχνο πεξίπνπ MW. Ζ εγθαηάζηαζε ησλ αηνιηθψλ πάξθσλ ζα πξέπεη λα ηεξεί ηα αθφινπζα θξηηήξηα πνπ φξηζε ην ΤΠΔΚΑ. Έηζη ην βάζνο ηεο ζάιαζζαο ζα πξέπεη λα είλαη κηθξφηεξν απφ 50 κέηξα, ε απφζηαζε απφ ηελ αθηή κέρξη 6 κίιηα (10 ρηιηφκεηξα), λα ραξαθηεξίδνληαη απφ κηθξή πεξηβαιινληηθή θαη νπηηθή φριεζε απφ ηηο αθηέο (κεραλέο ηζρχνο 5 MW, κε δηάκεηξν πηεξπγίσλ 125 κέηξα θαη απφζηαζε ηεο κηαο απφ ηελ άιιε κέηξα), ηθαλνπνηεηηθή ηαρχηεηα αλέκνπ θαη λα βξίζθνληαη εθηφο ζηξαηησηηθψλ πεξηνρψλ. 60

61 Πξνθεηκέλνπ λα πξνρσξήζεη ε δηαδηθαζία αδεηνδφηεζεο γηα ηα ζαιάζζηα αηνιηθά πάξθα απαηηείηαη ε πξνθαηαξθηηθή αδεηνδφηεζε ησλ πεξηνρψλ ελδηαθέξνληνο επί ησλ νπνίσλ ζα γίλνπλ ζηε ζπλέρεηα νη αλαιπηηθέο κειέηεο θαη ε δηαδηθαζία εθπφλεζεο ηξαηεγηθψλ Μειεηψλ Πεξηβαιινληηθψλ Δπηπηψζεσλ (ΜΠΔ). Μέζα απφ ηε δηαδηθαζία απηή ζα θαζνξηζηεί ε αθξηβήο ζέζε ησλ ζαιάζζησλ αηνιηθψλ πάξθσλ. ηε ζπλέρεηα ζα γίλεη ε πξνθήξπμε ησλ ζέζεσλ, κε αληηθείκελν ηελ πξνζθεξφκελε ηηκή πψιεζεο κεγαβαηψξαο ζην ζχζηεκα ή ην εηήζην κίζζσκα πνπ ζα θαηαβάιιεη ζην Γεκφζην ν παξαρσξεζηνχρνο. Γηα λα εμαζθαιηζηεί ε ηαρχηεηα ηεο αλάπηπμεο, ε αμηνπηζηία θαη ε νηθνλνκηθφηεηα ησλ εγθαηαζηάζεσλ, επηιέγεηαη γηα ηελ πξψηε θάζε ε ηερλνινγία ηεο ζεκειίσζεο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ ζηνλ ζαιάζζην ππζκέλα, απνθιείνληαο ηηο πισηέο αλεκνγελλήηξηεο θαη ην κεγάιν ζαιάζζην βάζνο. Ζ αμηνπνίεζε ηεο ζαιάζζηαο αηνιηθήο ελέξγεηαο κπνξεί λα βνεζήζεη ζεκαληηθά ζηελ απνθέληξσζε ηεο παξαγσγήο ειεθηξηθήο ελέξγεηαο, πνπ είλαη ζεκαληηθήο ζεκαζίαο δεδνκέλσλ ησλ γεσγξαθηθψλ ηδηαηηεξνηήησλ ηεο Διιάδαο (νξεηλή, λεζηψηηθε ρψξα). Ζ απνθέληξσζε απηή ζα νδεγήζεη κε ηε ζεηξά ηεο ζε ζεκαληηθά νθέιε γηα ηηο ηνπηθέο θνηλσλίεο θαη νηθνλνκίεο φζν θαη θαη επέθηαζε γηα ην ζχλνιν ηεο ρψξαο, κέζσ ηεο κείσζεο αλαγθψλ θαη θφζηνπο κεηαθνξάο ηεο ελέξγεηαο. 5.3 Δγθαηάζηαζε ηωλ βάζεωλ ηωλ Αλεκνγελλεηξηώλ ζην ππζκέλα Βαζηθφ κέιεκα ζηα ππεξάθηηα αηνιηθά πάξθα είλαη ε πάθησζε ησλ αλεκνγελλεηξηψλ ζην ππζκέλα ησλ πεξηνρψλ πνπ πξφθεηηαη λα εγθαηαζηαζνχλ. Δίλαη κηα δνπιεηά πνπ απαηηεί ηδηαίηεξε κειέηε απφ πνιιέο πιεπξέο. ηελ Διιάδα ππάξρνπλ αξθεηέο ηδηαηηεξφηεηεο πνπ πξέπεη λα ιάβεη κηα κειέηε ηέηνηνπ είδνπο πνιχ ζνβαξά. Σν θπξηφηεξν ζέκα πνπ ηζρχεη ζε θάζε ηέηνηα θαηαζθεπή είλαη ε ζεηζκηθή πξφιεςε. Ζ ρψξα ραξαθηεξίδεηαη σο κηα αξθεηά ζεηζκνγελήο πεξηνρή θαη απηφ επηθέξεη κηα ηδηαίηεξε πξνζνρή ζε νπνηαδήπνηε ζηαηηθή κειέηε. Έλαο ιφγνο πνπ θάλεη πην ζπγθεθξηκέλε κηα ηέηνηα κειέηε είλαη θαη νη αιιαγέο ηνπ πιηθνχ ηνπ βπζνχ θάζε πεξηνρήο. Πνιιέο θνξέο αιιάδνπλ ηα πιηθά πνπ ζπλζέηνπλ ην αλάγιπθν ηεο ππνζαιάζζηαο πεξηνρήο. Απηφ κπνξεί λα είλαη απφ κηα πεδηλή πεξηνρή κε άκκν,κέρξη ζε κηα βξαρψδε γεκάηε πεηξψκαηα θαη μέξεο. ηε ζπγθεθξηκέλε πεξηνρή δε είλαη πην ζπγθεθξηκέλα ηα πξάγκαηα. Ζ πεξηνρή ραξαθηεξίδεηαη απφ ακκψδε βπζφ κέρξη ην βάζνο ησλ 40 κέηξσλ ζε κηα αθηίλα 3-4 ρηιηνκέηξσλ απφ ηελ αθηή. Βέβαηα ε ζεηζκηθή δξαζηεξηφηεηα είλαη εληνλφηαηε ζηελ επξχηεξε πεξηνρή ησλ λνκψλ Αραΐαο θαη Αηησιναθαξλαλίαο. Δίλαη γλσζηφ πσο ζην πέξαζκα ηεο γέθπξαο πνπ θαηαζθεπάζηεθε ζε απηή ηε ζάιαζζα ηα πέδηια ηεο θάζε θνιψλαο έρνπλ θηηαρηεί λα αληέρνπλ ζεηζκνχο κέρξη 9 βαζκνχο ηεο θιίκαθαο ξίρηεξ. Δπνκέλσο θάηη αληίζηνηρν ζα πξέπεη λα ηζρχεη θαη ζηε κειέηε ησλ βάζεσλ γηα ην πάξθν, κηαο θαη πξφθεηηαη γηα κηα αξθεηά δαπαλεξή θαη καθξνρξφληα επέλδπζε Δίδε Βάζεωλ ζε Τπεξάθηηεο Αλεκνγελλήηξηεο Έρνπλ αλαπηπρζεί αιιά θαη ζπλερίδνπλ λα δίλνληαη ιχζεηο ζηνλ ηξφπν πάθησζεο κηαο αλεκνγελλήηξηαο ζηε ζάιαζζα. Ο ζεκαληηθφηεξνο παξάγνληαο είλαη 61

62 ην βάζνο ηεο εγθαηάζηαζεο. Δδψ πνηθίινπλ νη ιχζεηο γηα κηα ηέηνηα θαηαζθεπή κε δηαθνξεηηθά θφζηε θαη ρξφλν εγθαηάζηαζεο. χήμα 5.4 Βάςεισ ανεμογεννητριϊν για πυθμζνεσ μζχρι 50 μζτρα ην ζρήκα 5.4 παξνπζηάδνληαη νη πην δηαδεδνκέλεο θαη εθαξκνζκέλεο κέζνδνη κε ηηο νπνίεο εγθαζίζηαληαη ππεξάθηηα αηνιηθά πάξθα ζε βάζε κηθξφηεξα ησλ 50 κέηξσλ. Δίλαη ηέζζαξα ήδε πνπ δηαθέξνπλ αξθεηά κεηαμχ ηνπο θαη ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηειείσο δηαθνξεηηθνχο ιφγνπο. Σν ζρήκα είλαη κηα θνιψλα πνπ ζπλερίδεη ππνζαιάζζηα κέρξη πνπ παθηψλεηαη ζην βπζφ ζρεδφλ ζε βάζνο φκνην κε απηφ ηεο ζάιαζζαο. Δίλαη ζεκαληηθφ εδψ λα πνχκε πσο ηέηνηα εθαξκνγή δελ κπνξεί λα γίλεη ζε πεξηνρέο κε βάζνο πάλσ απφ 15 κέηξα ή πεξηνρέο κε πεηξψδε βπζφ. Σν ζρήκα παξνπζηάδεη κηα ιχζεη κε έλαλ ηξίπνδα κε ηζηκεληέληεο βάζεηο. Δίλαη κηα ιχζε πνπ εθαξκφδεηαη αξθεηά ζε εγθαηαζηάζεηο κε βαιηψδε βπζφ θπξίσο ζηε βφξεηα ζάιαζζα,ζε φια ηα βάζε κέρξη ηα 40 κέηξα. Σν ζρήκα απνηειεί ηελ πην λέα ιχζε ζε ηέηνηεο εγθαηαζηάζεηο,γλσζηφ σο Jacket Foundation. Έξρεηαη απφ ηε θσηία θαη είλαη κηα ιχζε γηα ηα πεξηζζφηεξα είδε βπζψλ θαη θπξίσο γηα βάζε κέηξα. Σέινο ην ζρήκα είλαη ε ιχζε ηεο ζεκειίσζεο κε έλα πέηαιν ηεξάζηησλ δηαζηάζεσλ θαη αλάινγνπ βάξνπο. Ζ ιχζε ηεο βαξχηεηαο εδψ είλαη πξνθαλήο κα θαη πνιχ αθξηβή γηα βάζε άλσ ησλ 30 κέηξσλ (πξφθεηηαη γηα ηελ ίδηα πάθησζε ηεο γέθπξαο Ρίνπ-Αληίξξηνπ θαη ζε βάζνο 65 κέηξσλ). χήμα 5.5 Βάςεισ ανεμογεννητριϊν για πυθμζνεσ άνω των 100 μζτρων 62

63 ε βάζε κεγαιχηεξα νη παξαπάλσ ιχζεηο δελ είλαη δπλαηέο νηθνλνκηθά νχηε πινπνηήζηκεο κε ηα ζεκεξηλά κέζα. Γηα ην ιφγν απηφ ε ηερλνινγία ησλ εηαηξηψλ πνπ θάλνπλ ηέηνηεο εγθαηαζηάζεηο πξνρψξεζε ζηηο πισηέο θαηαζθεπέο. Σέηνηεο παξνπζηάδνληαη ζην ζρήκα # θαη είλαη εκθαλέο φηη πξννξίδνληαη γηα κεγάια βάζε. Ζ ινγηθή θαηαζθεπήο ηνπο ζηεξίδεηαη ζηελ άλσζε πνπ παξέρεη ην ζαιαζζηλφ λεξφ. Ζ βάζεηο απηέο είλαη θαηαζθεπαζκέλεο κε ηέηνην ηξφπν ψζηε λα επηπιέεη άλεηα κηα αλεκνγελλήηξηα κε ην ζηχιν ηεο ζπλνιηθνχ βάξνπο ηφλσλ. Γηα ηε ζηαζεξνπνίεζε ησλ βάζεσλ έρνπλ ηνπνζεηεζεί ζπξκαηφζρνηλα, πνπ δέλνληαη ζε ηζηκεληέληεο θαηαζθεπέο ζην βπζφ. Απηά ηα ζρνηληά δηαηεξνχλ ηε βάζε ζε έλα ζπγθεθξηκέλν ζεκείν κε ηέηνην ηξφπν ψζηε λα κελ κεηαηνπίδεηαη απφ ηηο θαηξηθέο ζπλζήθεο,νχηε απφ ηε πίεζε πνπ αζθεί ν άλεκνο ζηελ αλεκνγελλήηξηα Jacket Foundation Ζ ζπγθεθξηκέλε πξφηαζε απνηειεί ίζσο ηελ θαιχηεξε επηινγή γηα ηα δηθά καο δεδνκέλα. Σα βαζηθά ηεο πιενλεθηήκαηα είλαη απηά πνπ ηελ ηνπνζεηνχλ πξψηε ζηε ιίζηα ησλ βάζεσλ γηα έλα Διιεληθφ ππεξάθηην πάξθν. Ηδηαίηεξν ελδηαθέξσλ παξνπζηάδεη ν ηξφπνο ιεηηνπξγίαο κηα ηέηνηαο βάζεο. Απνηειείηαη απφ 3 βαζηθά ζθέιε. Σν πξψην αθνξά ηηο ηέζζεξεηο ζσιήλεο φπνπ ζηεξίδεηαη ε φιε θαηαζθεπή. Δίλαη κηα δηαδηθαζία γεψηξεζεο ηνπ ππζκέλα κε ζθνπφ ηελ ηνπνζέηεζε απηψλ ησλ βεξγψλ. ηελ ζπλέρεηα έλαο θνξκφο ζρεδηαζκέλνο κε βάζε ηα δηθηπφκαηα απνηειεί ηελ θχξηα ζηαηηθή θαηαζθεπή. Σν πιηθφ δηαθνξνπνηείηαη ζε δπν ζηξψκαηα. Απηφ πνπ βξίζθεηαη ζην λεξφ θαη απηφ πνπ βξίζθεηαη απφ ην λεξφ. Σέινο ζηε θνξπθή ηνπνζεηείηαη ε ππνδνρή ηεο θνιψλαο ηεο αλεκνγελλήηξηαο. χήμα 5.6 Θεμελίωςη JACKET μιασ υπεράκτιασ ανεμογεννήτριασ Σα θέξδε απφ ηε ζπγθεθξηκέλε πάθησζε είλαη πνιιά θαη πην ζπγθεθξηκέλα: Απμνκεηψλνληαο ην κήθνο ησλ ζσιήλσλ πνπ απνηεινχλ ηε ζηήξημε ηνπ θπξίσο ζψκαηνο αιιάδεη θαη ην θνξηίν. Σν πιενλέθηεκα απηφ θάλεη ηε βάζε 63

64 απηή εχρξεζηε ζε θάζε είδνο θαη κέγεζνο αλεκνγελλήηξηαο. Μεγάιν θέξδνο θαη γηα κειινληηθέο αληηθαηαζηάζεηο. Ζ ινγηθή ηνπ δηθηπψκαηνο επηηπγράλεη κηθξφηεξε επηθάλεηα ζηε ζάιαζζα, επνκέλσο θαη κηθξφηεξε αληίζηαζε ζηα θχκαηα θαη ηα ξεχκαηα ηεο πεξηνρή. Έηζη έρνπκε κηα εγθαηάζηαζε πνπ θαηαπνλείηαη πνιχ ιηγφηεξν απφ άιιεο. Σα κεγάια ζηεξίγκαηα πνπ βξίζθνληαη θάησ απφ ην ππζκέλα πξνζθέξνπλ κεγάιε ζηαζεξφηεηα ζε νπνηαδήπνηε δπλακηθή κεηαβνιή. Έηζη ε θαηαζθεπή απηή έρεη αληνρέο ζε ζεηζκνχο θαη θαθνθαηξίεο πνιχ κεγαιχηεξεο απφ νπνηαδήπνηε άιιε ζχλζεζε. Σέινο θαιχπηεη κεγάιε πνηθηιία ζε βάζε αιιά θαη ζε πνιιά δηαθνξεηηθά πιηθά πνπ ππάξρνπλ ζηνλ ππζκέλα. Ζ ιχζε απηή έρεη θαη έλα αθφκα πιενλέθηεκα πνπ θάλεη πην εχθνιε ηελ επηινγή κηαο ηέηνηαο ζεκειίσζεο. Πξφθεηηαη γηα ηε ιχζε κε ην κηθξφηεξν θφζηνο αλά αλεκνγελλήηξηα. πκπεξηιακβαλνκέλσλ φζσλ αλαθέξζεθαλ πην πάλσ θαηαιήγνπκε ζηε ιχζε απηή κηαο θαη είλαη ε πην ζπκθέξνπζα απηή ηε πεξίνδν θαη γηα απηφ ην είδνο εγθαηάζηαζεο. 5.4 Δπηινγή Αλεκνγελλεηξηώλ Δίλαη ην πην ζεκαληηθφ θνκκάηη ηεο κειέηεο θαη απηφ γηαηί πξφθεηηαη γηα ην θχξην ζηφρν πνπ γίλεηαη φιε ε εγθαηάζηαζε, δειαδή ηε κεηαηξνπή αηνιηθήο ελέξγεηαο ζε ειεθηξηθή. ην ηνκέα απηφ παγθνζκίσο δξαζηεξηνπνηνχληαη πεξίπνπ 15 εηαηξίεο θαηαζθεπήο αλεκνγελλεηξηψλ. Υαξαθηεξηζηηθά νλφκαηα είλαη απηά ησλ Vestas απφ ηε Γαλία, Sivonel απφ ηε Κίλα, Enercon Siemens απφ ηε Γεξκαλία,Gamesa απφ ηελ Ηζπαλία θαη ε Ακεξηθαληθή GE Energy. χήμα 5.7 Η λίςτα με τισ 10 μεγαλφτερεσ καταςκευαςτικζσ εταιρίεσ ανε/τριϊν το 2011 Μεγάιε ε γθάκα εηαηξηψλ πνπ αζρνιείηαη κε ηε θαηαζθεπή θαη ηελ εγθαηάζηαζε αλεκνγελλεηξηψλ ζε παγθφζκην επίπεδν. ην ζρήκα 5.7 αλαξηάηαη ε ιίζηα κε ηηο 10 κεγαιχηεξεο εηαηξίεο ζε παξαγγειίεο γηα ην Κπξίαξρή εηαηξία θαη κε δηαθνξά ζηελ εγθαηεζηεκέλε ηζρχ είλαη ε Γαλέδηθε VESTAS. Βέβαηα δελ ιείπνπλ εηαηξίεο πνπ αζρνινχληαη κε κηα κεγάιε γθάκα ειεθηξηθψλ θαη ειεθηξνινγηθψλ πξντφλησλ θαη γεληθά κε ηε παξαγσγή-κεηαθνξά-θαηαλάισζε ειεθηξηθνχ ξεχκαηνο φπσο ε Siemens. 64

65 5.4.1 Αλάιπζε ηεο επηινγήο ηνπ ζπγθεθξηκέλνπ ηύπνπ αλεκνγελλεηξηώλ Σν θχξην ραξαθηεξηζηηθφ πνπ πξνζδηνξίδεη ηελ επηινγή είλαη ε κέζε ηαρχηεηα αλέκνπ πνπ επηθξαηεί ζηε πεξηνρή. Δίλαη γλσζηφ βάζε εθηηκήζεσλ θαη κεηξήζεσλ φηη απηή πεξηνξίδεηαη ζηα 7-8 m/s φπσο έρεη ήδε αλαθεξζεί παξαπάλσ. Δπνκέλσο ε ηαρχηεηα απηή θαζνξίδεη ην είδνο θαη ην χςνο ηεο επέλδπζεο πνπ κπνξεί λα πινπνηεζεί ζηε πεξηνρή. Όπσο έρεη ήδε αλαθεξζεί θαη παξαπάλσ νη αλεκνγελλήηξηεο απνηεινχληαη απφ 2 είδε γελλεηξηψλ, ζχγρξνλεο θαη αζχγρξνλεο. Οη ηερλνινγίεο δηαθέξνπλ αξθεηά θαη θπξίσο ζηελ εθκεηάιιεπζε πεξηνρψλ κε παξφκνηεο δπλαηφηεηεο. πλεζίδεηαη λα ρξεζηκνπνηνχληαη αλεκνγελλήηξηεο κέρξη 2-3 MW. Γηα παξαπάλσ ηζρχ,δειαδή αλεκνγελλήηξηεο πνπ μεπεξλάλε ηα 3 MW είλαη αλαγθαία θαη κηα κέζε ηαρχηεηα αλέκνπ θνληά ζηα 10-11m/s. Ζ ηερλνινγία απηή ηε ζηηγκή πξνζεγγίδεη κηα δηάθξηζε κε βάζε ηε ηζρχ. Σα πεξηζζφηεξα εξγαζηήξηα πνπ αζρνινχληαη κε αλεκνγελλήηξηεο κεγάισλ πνζνηήησλ ελέξγεηαο πξνηηκνχλ λα ρξεζηκνπνηνχλ ζχγρξνλεο γελλήηξηεο κφληκνπ καγλήηε. Ηδηαίηεξα ζε ππεξάθηηεο αλεκνγελλήηξηεο κε δπλαηνχο αλέκνπο ε επηινγή ηέηνηαο γελλήηξηαο ζε ζπλάξηεζε κε δηάκεηξν πηεξπγίσλ πάλσ απφ 150 κέηξα απνηειεί ηε ηειεπηαία πξφηαζε γηα ηέηνηεο εγθαηαζηάζεηο. Πξνζθέξεη αδηάιεηπηε ιεηηνπξγία ζε φζν ην δπλαηφλ κεγαιχηεξν δηάζηεκα θαη παξαγσγή ηεξάζηησλ πνζνηήησλ ελέξγεηαο. Βέβαηα ην θφζηνο γηα κηα ηέηνηα επηινγή είλαη αξθεηά κεγάιν,αλάινγν ησλ δπλαηνηήησλ πνπ πξνζθέξεη, γηα ην ιφγν απηφ θαη ηέηνηνπ είδνπο επηινγέο είλαη θαιχηεξα λα πξνηηκνχληαη ζε πεξηνρέο κε αξθεηά κεγάιεο ηαρχηεηεο θαη πνιχ καθξηά απφ ηεο αθηέο. ην επίπεδν κηαο πεξηνρήο ζαλ απηή πνπ ρξεζηκνπνηνχκε εδψ ην θφζηνο θαη ην θέξδνο είλαη πνιχ πην απνδνηηθφ ρξεζηκνπνηψληαο αλεκνγελλήηξηεο ηεο θαηεγνξίαο ησλ 2 MW ην πνιχ. Δδψ ππάξρνπλ πξνηάζεηο θαη απφ ηα 2 είδε γελλεηξηψλ. Σν κνληέιν ηεο ζχγρξνλεο γελλήηξηαο εδψ παξνπζηάδεη κηα θαιή απφδνζε αιιά ην θφζηνο παξακέλεη αξθεηφ,ελψ ε ιχζε κηαο αζχγρξνλεο γελλήηξηαο κε δηπιή ηξνθνδνζία -πνπ απνηειεί θαη ηελ πην εμειηγκέλε κνξθή εθκεηάιιεπζεο απηήο ηεο γελλήηξηαο- νδεγεί ζε εμίζνπ ζεκαληηθά θέξδε παξαγφκελεο ηζρχο. Μάιηζηα ε επηινγή κηαο ηέηνηα γελλήηξηαο ζε ζπλάξηεζε κε ηα κεγαιχηεξα δπλαηά πηεξχγηα,πξάγκα πνπ είλαη εθηθηφ ζε ππεξάθηηεο θαηαζθεπέο, αλεβάδνπλ θαηαθφξπθα ηελ απφδνζε ηέηνηνλ αλεκνγελλεηξηψλ αθφκα θαη ζε ρακειέο κέζεο ηαρχηεηεο θάησ απφ ηα 7 m/s. Δπηπιένλ ην θφζηνο κηαο αζχγρξνλεο γελλήηξηαο παξακέλεη ρακειφ ιφγσ ηεο ρξφληαο εθαξκνγήο θαη εξγνζηαζηαθήο παξαγσγήο απηνχ ηνπ είδνπο αλεκνγελλεηξηψλ ύγθξηζε αζύγρξνλωλ θαη ζύγρξνλωλ γελλεηξηώλ Γηα λα γίλεη αληηιεπηή απηή ε δηαθνξά ζα καο βνεζήζεη ε αλάιπζε θάπνησλ ραξαθηεξηζηηθψλ θακπχισλ ηζρχνο πνπ δίλνληαη απφ ηηο δηάθνξεο εηαηξίεο γηα αλεκνγελλήηξηεο ησλ 2MW. 65

66 χήμα 5.8 Χαρακτηριςτικζσ λειτουργίασ των ανεμογεννητριϊν GAMESA 2MW για τισ διάφορεσ διαμζτρουσ των πτερυγίων ην ζρήκα ηεο εηαηξίαο Gamesa είλαη εκθαλήο ε απφδνζε ηεο ίδηαο αζχγρξνλεο γελλήηξηαο δηπιήο ηξνθνδνζίαο ζε ζπλδπαζκφ κε δηαθνξεηηθά κήθε πηεξπγίσλ. Ζ κεγαιχηεξε εθκεηάιιεπζε ησλ ρακειψλ ηαρπηήησλ επηηπγράλεηαη θπξίσο κε ηελ αχμεζε ηεο επηθάλεηαο ησλ πηεξπγίσλ,αιιά θαη κε ηελ θαηαζθεπή ηνπο απφ αθφκα πην ειαθξηά πιηθά. Όζν πεξηζζφηεξν παξαηεξνχκε ηελ ραξαθηεξηζηηθή ηφζν θαιχηεξα αλαθαιχπηνπκε ηεο δπλαηφηεηεο ηεο θάζε αλεκνγελλήηξηαο παξφηη ρξεζηκνπνηνχλ ηελ ίδηα γελλήηξηα. Έηζη παξαηεξνχκε φηη κηα γελλήηξηα κε κεγάιεο πηέξπγεο μεθηλά ηε ιεηηνπξγία ηεο πνιχ πην εχθνια θαη κε ρακειέο ηαρχηεηεο πξάγκα πνπ δίλεη έλα αθφκα πιενλέθηεκα ζε απηέο ηηο θαηαζθεπέο. Ζ πνηφηεηα ηζρχο πνπ απνδίδνπλ ζην δίθηπν είλαη ίδηα γηα φινπο ηνπο ηχπνπο κηαο θαη έρνπλ ηνλ ίδην ειεθηξνληθφ έιεγρν,αιιά ε πνζφηεηα είλαη πνιχ δηαθνξεηηθή. Παξάδεηγκα απνηειεί ε απφδνζε ζηε ηαρχηεηα ησλ 7 m/s,φπνπ ε G114 απνδίδεη 1.2MW ελψ ε G80 θάησ απφ 600KW. Σν κεηνλέθηεκα κηαο ηέηνηαο επηινγήο βξίζθεηαη ζε αξθεηά κεγάιεο ηηκέο ηαρχηεηαο. ηα ζεκεία απηά άλσ ησλ 20 m/s ηέηνηεο θαηαζθεπέο αξρίδνπλ λα θζίλνπλ ζε απφδνζε ελψ ε ίδηα γελλήηξηα κε πην κηθξά πηεξχγηα ζπλερίδεη λα ιεηηνπξγεί θαλνληθά κέρξη ην ζεκείν απνθνπήο. Αληίζηνηρα κπνξνχκε λα πξνζέμνπκε ηελ απφδνζε κηα αλεκνγελλήηξηαο ηειεπηαίαο ηερλνινγίαο κε ζχγρξνλή γελλήηξηα θαη ρσξίο θηβψηην ηαρπηήησλ. ε ηέηνηεο αλεκνγελλήηξηεο εηδηθεχεηαη απνθιεηζηηθά ε εηαηξία γεξκαληθή Enercon αιιά θαη νη ππφινηπεο εηαηξίεο ηνπ ρψξνπ έρνπλ αλαπηχμεη ην κνληέιν απηφ. Απνηεινχλ κηα πξφηαζε κε πνιχ θαινχο βαζκνχο απφδνζεο αιιά θαη αθξηβφ θφζηνο. Ζ ηνπνζέηεζε κφληκσλ καγλεηψλ ζε γελλήηξηεο ηέηνησλ κεγεζψλ είλαη κηα αξθεηά δαπαλεξή επέλδπζε πνπ εμππεξεηεί κεγάια πνζά ελέξγεηαο. 66

67 χήμα 5.9 Χαρακτηριςτική λειτουργίασ ανεμογεννήτριασ 2.3MW ςφγχρονησ γεννήτριασ μόνιμου μαγνήτη και διάμετρο 113 μζτρα από την εταιρία Siemens ηε πεξίπησζε ησλ αλεκνγελλεηξηψλ ρακειψλ ζηξνθψλ θαη κηθξψλ ηαρπηήησλ κηα ηέηνηα ιχζε δελ είλαη νηθνλνκηθά αλεθηή. Όπσο θαίλεηαη θαη ζην ζρήκα 5.9 ε θακπχιε ιεηηνπξγίαο κηα ηέηνηαο αλεκνγελλήηξηαο είλαη παξφκνηα κε ηελ αζχγρξνλε γελλήηξηα ζην θνκκάηη ηεο απφδνζεο ηζρχο. Σν πξφβιεκα βξίζθεηαη ζην ρξφλν ιεηηνπξγίαο πνπ απαηηείηαη γηα ηελ απφζβεζε κηαο ηέηνηαο επηινγήο ζε ζπλζήθεο ρακειψλ αηνιηθψλ δεδνκέλσλ. Έηζη νδεγνχληαη ζηε επηινγή απηνχ ηνπ ηχπνπ γελλήηξηαο γηα αλεκνγελλήηξηεο άλσ ησλ 3 MW θαη θπξίσο ζε πεξηνρέο κε πεξηζζφηεξν ζηαζεξή ξνή αλέκνπ θαη ηζρπξέο ηαρχηεηεο. Σν ζεκαληηθφο ζε απηέο ηηο θαηαζθεπέο είλαη ε δηάξθεηα δσήο ηνπο πνπ είλαη φκνηα κε απηή ησλ αζχγρξνλσλ γελλεηξηψλ αιιά θεξδίδνπλ αξθεηά ζηε ρξήζε ιηγφηεξσλ κεραλνινγηθψλ ζηνηρείσλ,φπσο ε απφξξηςε ηνπ θηβσηίνπ ηαρπηήησλ θαη απηφ κεηψλεη ηηο πηζαλφηεηεο βιαβψλ γηα ηελ αλεκνγελλήηξηα, αιιά θαη ηελ νκαιή ιεηηνπξγία ηεο κηαο θαη ν έιεγρνο ησλ ζηξνθψλ είλαη θαζαξά ειεθηξνκαγλεηηθφο. Όκσο γηα πεξηνρέο φπσο απηή πνπ πξνηείλεηαη ζηε κειέηε θαη κε ηαρχηεηεο θνληά ζηα 7-8 m/s θαη ηε ζρέζε αμίαο απφδνζεο ηέηνησλ αλεκνγελλεηξηψλ ζηα επίπεδα πνπ επηηξέπεη ε πεξηνρή θαη ε λνκνζεζία δελ απνηεινχλ δειεαζηηθή πξφηαζε. Σν ζπκπέξαζκα είλαη φηη γηα λα αμηνπνηήζνπκε ηα δεδνκέλα ηεο πεξηνρήο κε ηηο επηινγέο πνπ ππάξρνπλ ζηελ αγνξά απηή ηε ζηηγκή θαη λα ζηεξίμνπκε κηα ηέηνηνπ είδνπο επέλδπζε αλαδεηνχκε ηνλ θαιχηεξν ζπλδπαζκφ. Απηφο κνηάδεη λα είλαη ε επηινγή κηαο αλεκνγελλήηξηαο κε ηερλνινγία αζχγρξνλεο γελλήηξηαο δηπιήο ηξνθνδνζίαο ζε ζπλδπαζκφ κε έλαλ αλεκνθηλεηήξα πνπ λα έρεη φζν ην δπλαηφλ κεγαιχηεξε επηθάλεηα ζάξσζεο (δειαδή φζν πεξηζζφηεξν κεγάιεο ιεπίδεο). Όζν γηα ηα ζπζηήκαηα απηφκαηνπ ειέγρνπ ησλ πηεξπγίσλ,δελ δηαθέξνπλ θαζφινπ απφ απηά πνπ αλαθέξζεθαλ ζηε ζεσξεηηθή αλάιπζε ηεο πηεξχγσζεο θαη δηέπνπλ ηνλ έιεγρν γσλία βήκαηνο θαη ηελ απψιεηα ζηήξημεο. Ο ηξφπνο ιεηηνπξγία δηαθέξεη απφ εηαηξία ζε εηαηξία,αιιά νη θχξηεο επηινγέο πξνζθέξνληαη είηε κε ειεθηξνκαγλεηηθή ή πδξαπιηθή ππνβνήζεζε. Οη αμηφπηζηεο επηινγέο ινηπφλ αλαδεηψληαο ηε ιχζε απφ ηηο κεγαιχηεξεο εηαηξίεο ηνπ ρψξνπ θαηαλέκνληαη ζηηο εμήο: GAMESA 2MW G97,G114 VESTAS V MW,V MW 67

68 Siemens SV Απφ ην ρψξν ηεο Δπξψπεο νη παξαπάλσ αλαθνξέο θαιχπηνπλ ηηο αλάγθεο καο,φκσο κπνξεί θάλεηο λα αλαδεηήζεη παξφκνηεο ιχζεηο θαη απφ εηαηξίεο ηεο Κίλαο ή ηεο Ακεξηθήο. 5.5 ρεκαηηζκόο Πάξθνπ θαη δηαζύλδεζε ηωλ αλεκνγελλεηξηώλ χήμα 5.10 Παρουςίαςη ςτο χάρτη τησ περιοχήσ τον ςχηματιςμό του Πάρκου ην ζρήκα παξνπζηάδεηαη κηα ξεαιηζηηθή απεηθφληζε ηεο δηάηαμεο ηνπ ππεξάθηηνπ αηνιηθνχ πάξθνπ ζε κηα θφθθηλε γξακκή. Πξφθεηηαη γηα κηα γξακκή πεξίπνπ 50 ρηιηνκέηξσλ απφ ην Αληίξξην κέρξη ηε ιηκλνζάιαζζα ηνπ Πφξην. ε απηή ηε ισξίδα πνπ είλαη ζε απφζηαζε 1,5 ρηιηνκέηξνπ απφ ηελ αθηή ηνπ Κξπνλεξίνπ θαη ζηελ εθβνιή ηνπ Αρειψνπ,φπνπ ππάξρεη ε δπλαηφηεηα εγθαηάζηαζεο δηπιήο δψλεο αλεκνγελλεηξηψλ ην βάζνο είλαη πεξίπνπ ζηα 40 κέηξα. Ζ δπλαηφηεηα εγθαηάζηαζεο είλαη πεξίπνπ 80 αλεκνγελλήηξηεο κε βάζε ηε λνκνζεζία πνπ επηηξέπεη ηελ απφζηαζε ηεο κηαο απφ ηελ άιιε ζην 1 ρηιηφκεηξν. Σα δεδνκέλα εδψ θαζνξίδνπλ κηα ελεξγή ιχζε ησλ MW αλάινγα ηελ επηινγή πνπ ζα γίλεη ζηελ αλεκνγελλήηξηα θαη ην χςνο ηεο επέλδπζεο. Σα δεηήκαηα δηαζχλδεζεο ηνπ πάξθνπ κεηαμχ ησλ ζηνηρείσλ δελ απνηειεί ηδηαίηεξε πεξίπησζε. Δίλαη κηα γξακκή 50 ρηιηνκέηξσλ κε ηνπνζέηεζε κηα δηπιήο δψλεο ζρεδφλ 30 ρηιηνκέηξσλ. ε ηέηνηεο πεξηπηψζεηο θάησ απφ 100 ρηιηφκεηξα ην ζχζηεκα HVAC απνηειεί ηελ πην νηθνλνκηθή ιχζε γηα ηζρχο θάησ απφ 200MW. Βέβαηα απηή ε εγθαηάζηαζε ιφγσ ηνπ κήθνπο ηεο θαη ηνλ ηξφπν ηνπνζέηεζεο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ πξνδίδεη ηνλ ηξφπν πνπ ζα γίλεη ε δηαζχλδεζε σο ηνλ κνλαδηθφ θαη ρσξίο πεξηνξηζκνχ γηα AC ή DC δηαζχλδεζε. Πξφθεηηαη γηα έλα θαιψδην πνπ ζα δηαηξέρεη ηε δηάηαμε απφ ην έλα κήθνο ζην άιιν θαη πάλσ ζε απηφ ζπλδένληαη ηα θαιψδηα παξνρήο ηεο θάζε γελλήηξηαο. ηηο δηπιέο δψλεο ππάξρεη ε δπλαηφηεηα γηα θαιχηεξε θαηαλνκή αιιά θαη έιεγρν λα γίλεη ηνπνζέηεζε δπν θαισδίσλ, έλα ζε θάζε γξακκή. Δπηιέγνληαο λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ην θνηλφ ζεκείν έλσζεο ησλ ηξηψλ 68

69 ισξίδσλ σο θφκβν επηθνηλσλίαο ησλ θαισδίσλ κπνξνχκε λα ρσξίζνπκε ην πάξθν ζε ηξία ππνζπζηήκαηα. ην παξαθάησ ζρήκα είλαη εκθαλήο ν ηξφπνο πνπ κνηξάδνληαη ηα ηξία βαζηθά ζεκεία ηνπ πάξθνπ θαη ην πνπ ζα ελσζνχλ. χήμα 5.11 ημείο επαφήσ των τριϊν δικτφων και διαςφνδεςησ τουσ ςτο δίκτυο Αλαιπηηθά ην παξαπάλσ ζρήκα καο εμεγεί ηνλ ηξφπν πνπ ζα ρσξηζηνχλ ηα εζσηεξηθά δίθηπα θαη ην ζεκείν πνπ ζα επηθνηλσλεί κε ην δίθηπν κεηαθνξά ηζρχνο. Ζ ινγηθή ηεο ζπλδεζκνινγίαο είλαη σο εμήο: 3 ππνζαιάζζηα θαιψδηα ac ησλ 33kV απνηεινχλ ηε ηάζε ηνπ θάζε εζσηεξηθνχ δηθηχνπ. Ζ θάζε αλεκνγελλήηξηα ζα ρξεζηκνπνηεί έλαλ κεηαζρεκαηηζηή πνπ ζα αλεβάδεη ηε ηάζε ζηα 33kV θαη ζα ελζσκαηψλεηαη ζην ac δίθηπν. ην ζεκείν επηθνηλσλίαο ηα 3 θαιψδηα ζα ελψλνληαη κε έλαλ κεηαζρεκαηηζηή λα απμάλεη ηε ηάζε ζηα 150kV Ο κεηαηξνπέαο ac/dc είλαη ηνπνζεηεκέλνο ζην ζεκείν απηφ θαη αθνινπζεί κε ηα ην κεηαζρεκαηηζηή γηα λα κεηαηξέςεη ηελ ελέξγεηα ζε ζπλερήο ηάζεο. Δδψ ιακβάλεη ρψξα ε δηαζχλδεζε HVDC VSC. ηε άιιε άθξε ηνπ θαισδίνπ,ζρεδφλ 10 ρηιηφκεηξα βξίζθεηαη ν κεηαηξνπέαο dc/ac θαη ε άκεζε ζχλδεζε ζηνλ ηνπηθφ ππνζηαζκφ. Πξνηηκφηεξε ζπλδεζκνινγία απηή ηεο HVDC VSC ιφγν ηεο θαισδίσζεο θαη δηαθιάδσζεο ηνπ πάξθνπ πνπ καο επηηξέπεη έλα θνηλφ θφκβν φισλ ησλ εζσηεξηθψλ δηθηχσλ ζε θνληηλή απφζηαζε. Δπίζεο ε απνθπγή κεγάισλ θίιηξσλ πνπ ζα απμήζνπλ ην θφζηνο θαη δελ ζα επηθέξνπλ ηελ πνηφηεηα ηζρχνο πνπ καο δίλεη ν HVDC VSC είλαη έλα αθφκα πιενλέθηεκα. Ο HVDC VSC έρεη είδε αλαιπζεί παξαπάλσ αιιά κπνξνχκε λα παξνπζηάζνπκε εξγνζηαζηαθά πξντφληα πνπ ζα εθαξκφδνληαλ ρσξίο άιιν ζε απηή ηε ηνπνινγία. Κχξηεο εηαηξίεο ηνπ ρψξνπ είλαη νη Siemens,ABB θαη ALSTOM. Πην ζπγθεθξηκέλα φιεο ρξεζηκνπνηνχλ ηελ ηερλνινγία HVDC VSC ζε ζχγρξνλεο εγθαηαζηάζεηο θαη δηαζπλδέζεηο,έρνληαο ε θάζε κηα έλα δηαθνξεηηθφ φλνκα γηα ην πξντφλ. Ζ Siemens ην νλνκάδεη HVDC PLUS,ε ABB σο HVDC light θαη ε ALSTOM HVDC MaxSine,βαζηζκέλα ζηελ νλνκαζία ηεο ηερλνινγίαο πνπ ρξεζηκνπνηεί θάζε κηα απφ απηέο ηηο εηαηξίεο. Όπσο θαη λα έρεη πξφθεηηαη γηα ην γλσζηφ κνληέιν 69

70 κεηαηξνπέσλ πνιιψλ επηπέδσλ κε ηξαλδίζηνξ IGBT νδεγνχκελα απφ γελλήηξηεο PWM. Απηά ηα ζπζηήκαηα γηα λα ηνπνζεηεζνχλ απαηηνχλ έλα ρψξν πνπ είλαη αλνηρηφο αλά πάζα ψξα θαη ζηηγκή θαη ζα απνηειεί ην θέληξν ιεηηνπξγίαο νιφθιεξνπ ηνπ πάξθνπ. Σέηνηεο εγθαηαζηάζεηο ζε ππεξάθηηα αηνιηθά πάξθα απνηεινχλ πξνηάζεηο απφ θάζε εηαηξία θαη ζπλήζσλ ηδξχνληαη εθεί πνπ γίλνληαη νη ζπλδέζεηο. Ζ πξφηαζε είλαη γηα έλαλ ζηαζκφ ππεξάθηην πνπ ζα θέξεη φιεο ηηο ελψζεηο ησλ θαισδίσλ,ηνλ κεηαηξνπέα θαη ηνλ κεηαζρεκαηηζηή ζε ππεξζαιάζζηα εγθαηάζηαζε. Δπίζεο ζην θέληξν απηφ ηνπνζεηνχληαη θαη άιια φξγαλα θαη ζηνηρεία γηα ηνλ απηφκαην έιεγρν ιεηηνπξγίαο ησλ αλεκνγελλεηξηψλ. Απνηειεί βαζηθφο κεηεσξνινγηθφο ζηαζκφο πνπ επηθνηλσλεί κε ηα φξγαλα θάζε αλεκνγελλήηξηαο θαη κπνξεί λα επεξεάζεη ηε ιεηηνπξγία ηνπο. Βέβαηα είλαη ηαπηφρξνλα θαη ην θέληξν ζπληνληζκνχ ηεο κεηαθνξάο ηζρχνο ζηα εζσηεξηθά δίθηπα θαη ζην θπξίσο δίθηπν δηαλνκήο, ηέινο είλαη ν ρψξνο πνπ βξίζθνληαη ηα θίιηξα απφ ηε κεξηά ηνπ πάξθνπ γηα ηελ δηαλνκή ελέξγεηαο ζηηο αλεκνγελλήηξηεο. χήμα 5.12 Μακζτα ενόσ ςταθμοφ υπεράκτιου αιολικοφ πάρκου ην παξαπάλσ ζρήκα παξνπζηάδεηαη κηα ξεαιηζηηθή καθέηα ελφο ηέηνηνπ ζηαζκνχ. ε απηψλ εκπεξηέρνληαη φια ηα ζπζηήκαηα θαη ηα κεραλήκαηα πνπ είλαη αλαγθαία γηα ηελ νξζή ιεηηνπξγία ηνπ πάξθνπ αιιά θαη ηελ άκεζε επηθνηλσλία κε ην δίθηπν κεηαθνξάο θαη ζεκείν ζχλδεζήο ηνπο. 5.6 Οηθνλνκηθνί παξάγνληεο Όηαλ αλαθεξφκαζηε ζε έλα ηέηνην αλαπηπμηαθφ έξγν δελ πξέπεη πνηέ λα αθαηξνχκε απφ ηε κειέηε ην νηθνλνκηθφ ζθέινο. Όπσο θαη λα ζέιεη θάπνηνο κειεηεηήο λα ζρεδηάζεη κηα εγθαηάζηαζε ην απνηέιεζκα ζα πξέπεη λα απνδεηθλχεη φηη πξφθεηηαη γηα κηα πξφηαζε πνπ ζα επηθέξεη θέξδε θαη ε απφζβεζε ηεο ζα γίλεη ζε πάξα πνιχ ζχληνκν ρξνληθφ δηάζηεκα. Έρεη γίλεη αλαθνξά φηη γηα ππεξάθηηεο θαηαζθεπέο πεξίπνπ ζηα 150 MW ν πξνυπνινγηζκφο είλαη θάπνπ θνληά ζηα 300 εθαηνκκχξηα. Γεδνκέλνπ φηη νη εγθαηαζηάζεηο απηέο εμειίζζνληαη φιν θαη πεξηζζφηεξν θαη απηφ επεξεάδεη πησηηθά ην θφζηνο,θάλνπλ φιν θαη πην ειθπζηηθή 70

71 ηελ πξφηαζε γηα κηα ηέηνηα κνλάδα παξαγσγήο. Πφηε φκσο δελ γίλεηαη λα ππνινγίδεηαη κηα εξγαζία κε βάζε ηνλ πξνυπνινγηζκφ ηεο. Απηφ είλαη θάηη ην νπνίν πνιιέο θνξέο επηηπγράλεη ην ζηφρν ηνπ,άιιεο φκσο βγαίλεη εθηφο πξαγκαηηθφηεηαο θαη απνηειεί βξαρλάο γηα ηελ νινθιήξσζε ηνπ 5.7 Οηθνινγηθνί πεξηνξηζκνί Ζ πεξηνρή λφηηα ηεο ιηκλνζάιαζζαο ηνπ Μεζνινγγίνπ απνηειεί κεγάινο πδξνβηφηνπνο θαη απηφ θαίλεηαη απφ ηα ζρήκα 5.11 πνπ είλαη νπζηαζηηθά ηνπηθνί ράξηεο. εκαληηθφ ξφιν ζηε κειέηε απηή ζα έρνπλ νη πεξηβαιινληηθέο επηπηψζεηο πνπ ζα έρεη έλα έξγν φπσο απηφ. Τπάξρνπλ πεξηνξηζκνί απφ ηε λνκνζεζία πνπ δελ κπνξεί θαλέλα έξγν λα πξνζπεξάζεη,φζν ζεκαληηθφ θαη λα είλαη γηα ηε πεξηνρή. Ο ζσζηφο ηξφπνο ζα είλαη ε νπζηαζηηθή εμέηαζε φισλ ησλ ζηνηρείσλ πνπ ζα επεξεάζνπλ ηε δσή ζην βηφηνπν θπξίσο θαηά ηε δηάξθεηα θαηαζθεπήο πνπ είλαη αξθεηά κεγάιεο θαη ην πφζν εχθνια ζα επαλέιζνπλ νη ξπζκνί ζηε πεξηνρή. ηε κφληκε ιεηηνπξγία πιένλ ηα παξάζηηα απφ ηηο αλεκνγελλήηξηεο θαη ηηο βάζεηο ηνπο έρνπλ ζρεδφλ εθκεδεληζηεί. ε απφζηαζε πάλσ απφ 1 ρηιηφκεηξν απφ ηελ αθηή αιιά θαη κεηαμχ ηνπο, ν ήρνο ηεο γελλήηξηαο θαη ηνπ αλεκνθηλεηήξα είλαη εμαηξεηηθά ρακεινί. Οη λέεο ηερλνινγίεο θαη ηα πιηθά πνπ ηνπνζεηνχληαη πιένλ έρνπλ κεηψζεη ηα db θάησ απφ 100 θαη ζε ζρέζε κε ηε απφζηαζε ηηο θάλνπλ αζφξπβεο. Δπίζεο νη βάζεο πνπ βξίζθνληαη ππνζαιάζζηα απνηεινχλ κηαο πξψηεο ηάμεσο επθαηξία γηα εθκεηάιιεπζε σο πθαινθξεπίδεο ηθαλέο λα αθνκνησζνχλ απφ ηνλ βηφηνπν θαη λα απνηειέζνπλ λέεο πεξηνρέο δσήο. Όια απηά φκσο νθείινπλ λα ειεγρζνχλ θαη λα ηνπνζεηεζνχλ ζε κηα βάζε ζπδήηεζεο κε φινπο ηνπο εκπιεθφκελνπο θνξείο θαη θπξίσο ηηο ηνπηθέο αξρέο φπνπ θαη ζα γίλεη ε εγθαηάζηαζε. 71

72 72

73 ΚΔΦΑΛΑΙΟ 6 ΠΡΟΟΜΟΙΩΗ ΤΣΗΜΑΣΟ Γηα λα αληηιεθζνχκε θαιχηεξα ηε ιεηηνπξγία ηεο γελλήηξηαο πνπ επηιέρζεθε γηα ηελ εγθαηάζηαζε,αιιά θαη ην ζχζηεκα πςειήο ηάζεο γηα ηε κεηαθνξά ηζρχνο πξνζνκνηψζακε ην ζχζηεκα ζηνλ Ζ/Τ. Δίλαη έλαο ηξφπνο γηα λα κπνξέζνπκε λα αληηιεθζνχκε ηα δπλαηά θαη ηα αδχλακα ζεκεία ελφο ηέηνηνπ κεραλήκαηνο. Οη δπλαηφηεηεο πνπ καο δχλνληαη κπνξνχλ λα βνεζήζνπλ ζην ζρεδηαζκφ ηεο γξακκήο,ζηελ δηφξζσζε θάπνησλ ζθαικάησλ ή αθφκα θαη ζηελ εμέηαζε εμεδεηεκέλσλ θαηαζηάζεσλ. Δπίζεο καο βνεζά λα δνχκε πσο αλακέλεηαη λα αληηδξάζεη ην ζχζηεκα πνπ έρνπκε ζρεδηάζεη ζε πηζαλά ζθάικαηα ηνπ δηθηχνπ ή ηεο εγθαηάζηαζεο. Γηα ην θνκκάηη απηφ ρξεζηκνπνηήζεθε έλα πξφγξακκα πξνζνκνίσζεο ελεξγεηαθψλ ζπζηεκάησλ γηα λα πξνζεγγίζνπκε ζε πξψηε θάζε ηε ιεηηνπξγία ηεο αζχγρξνλεο γελλήηξηαο δηπιήο ηξνθνδνζίαο(dfig) θαη ζηε ζπλέρεηα ηνπ ζπζηήκαηνο κεηαθνξάο πςειήο ηάζεο ζπλερνχο ξεχκαηνο(hvdc VSC). Παξνπζηάδνληαη γξαθηθέο παξαζηάζεηο πνπ αθνξνχλ ηελ κεηαθνξά ελεξγνχ θαη άεξγνπ ηζρχνο απφ θαη πξνο ην δίθηπν, παξαηεξνχκε ηε δηαθχκαλζε ηεο ηάζεο θαη ηα ξεχκαηα ζηηο δηάθνξεο κεηαβνιέο πνπ εκείο δεκηνπξγνχκε εηθνληθά ζην ζχζηεκα. Σν πξφγξακκα πξνζνκνίσζεο ηνπ ζπζηήκαηνο νλνκάδεηαη PSCAD (Power Systems Computer Aided Design), αλαθέξεηαη θαη σο PSCAD/EMTDC απφ ην φλνκα ηεο κεραλήο πνπ ηξέρεη ην θχξην κέξνο ηνπ πξνγξάκκαηνο. Πξφθεηηαη γηα έλα πξντφλ πνπ αλέπηπμε ην παλεπηζηήκην Manitoba ηνπ Καλαδά. Ζ έξεπλα γηα ην πξφγξακκα μεθίλεζε ην 1988 θαη πξψηε θνξά εθδφζεθε ην 1993 ζε Linux θαη ζε MS Windows. Σα ηειεπηαία ρξφληα έρεη θάλεη πνιιέο αλαβαζκίζεηο θαη απνηειεί κηα αμηφπηζηε ιχζε ζην εθπαηδεπηηθφ αιιά θαη επαγγεικαηηθφ ρψξν. Ζ έθδνζε πνπ ρξεζηκνπνηήζεθε γηα ηε πξνζνκνίσζε ζε απηή ηελ εξγαζία είλαη ε :PSCAD Release of Version update for Windows Vista in May ηνηρεία Πξνζνκνίωζεο Σν κνληέιν πνπ επηιέρζεθε ζηε πξνζνκνίσζε αθνξά ηελ ηερλνινγία ηεο αλεκνγελλήηξηαο DFIG. Υαξαθηεξηζηηθά πνπ ζπγθξνηνχλ απηή ηελ πξνζνκνίσζε είλαη: Αζχγρξνλε γελλήηξηα δαθηπιηνθφξνπ δξνκέα Μνληέιν αλεκνθηλεηήξα θαη ξνήο αέξα χζηεκα ακθίδξνκεο κεηαθνξάο ελέξγεηαο ζην δξνκέα ηεο κεραλήο Γηαζχλδεζε ζηάηε κε δίθηπν Μεηαζρεκαηηζηήο ηάζε κεηαμχ γελλήηξηαο-δηθηχνπ Μνληέιν ζθαικάησλ ηάζεο γηα ην δίθηπν ηα κέξε πνπ αλαθέξνληαη παξαπάλσ ππάξρεη έλα θνκκάηη πνπ επηδξά θαη δεκηνπξγεί ηηο θαηάιιειεο ζπλζήθεο γηα λα ηα εθκεηαιιεπηνχκε ζην κέγηζην βαζκφ. Δίλαη ν έιεγρνο (ειεθηξνληθφο) πνπ επηβάιιεηαη ζε θάζε έλα κεράλεκα μερσξηζηά θαη 73

74 επηδξά ζηελ δπλακηθή ιεηηνπξγία ηνπ ζπζηήκαηνο. Σν βαζηθφηεξν θνκκάηη ηνπ απηφκαηνπ ειέγρνπ βξίζθεηαη ζην θνληξνιάξηζκα ηεο κεραλήο. χήμα 6.1 Πλήρεσ μοντζλο προςομοίωςησ λειτουργίασ DFIG ανεμογεννήτριασ 6.2 Έιεγρνο Αζύγρξνλεο γελλήηξηαο δηπιήο ηξνθνδνζίαο Ζ αζχγρξνλε γελλήηξηα δαθηπιηνθφξνπ δξνκέα πνπ ρξεζηκνπνηείηαη ζηε κνληεινπνίεζε έρεη ηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ θαίλνληαη ζηνλ παξαθάησ πίλαθα: Ολνκαζηηθή Ηζρχο 2MW Ολνκαζηηθή Σάζε 690V πρλφηεηα 50Hz Αξηζκφο Πφισλ 4 Αληίζηαζε ηάηε Χ Απηεπαγσγή ηάηε 0.083mH Αληίζηαζε Ρφηνξα (αλνηγκέλε ζην ηάηε) Χ Απηεπαγσγή Ρφηνξα (αλνηγκέλε ζην ηάηε) 0.091mH Απηεπαγσγή Μαγλήηηζεο mh Γηα ηνλ έιεγρν ηεο ιεηηνπξγίαο κηαο επαγσγηθήο κεραλήο φπσο ε παξαπάλσ ρξεζηκνπνηνχκε ειεγθηέο PI. Γηα λα γίλεη απηφ θαη ην απνηέιεζκα λα καο δίλεη κηα δπλακηθή ζπκπεξηθνξά ρξεζηκνπνηψληαο ηε ινγηθή ησλ κεηαβιεηψλ ζηξνθψλ ην ηξηθαζηθφ ζχζηεκα abc είλαη αδχλαην λα καο απνδψζεη ηέηνην έιεγρν. Έηζη ρξεζηκνπνηνχκε ην ζηξεθφκελν πεδίν d-p φπνπ νη εκηηνλνεηδήο κεηαβιεηέο εδψ κεηαηξέπνληαη ζε ζπλερήο θαη θάλνπλ πην εχθνιε ηε δηαδηθαζία ρξήζεο ησλ ειεγθηψλ. Σν κνληέιν ηεο επαγσγηθήο κεραλήο ζε ζηξεθφκελν d-q πιαίζην αλαθνξάο, ζην νπνίν έρνπκε θζάζεη κε εθαξκνγή ηνπ κεηαζρεκαηηζκνχ Park, ππφ ηηο παξαδνρέο φηη ε θαηαλνκή ηνπ καγλεηηθνχ πεδίνπ ζην δηάθελν ηεο κεραλήο είλαη εκηηνλνεηδήο θαη φηη νη απψιεηεο ιφγσ πζηέξεζεο θαη δηλνξεπκάησλ είλαη ακειεηέεο Μνληέιν αζύγρξνλεο γελλήηξηαο Οη εμηζψζεηο πνπ πεξηγξάθνπλ ηελ ιεηηνπξγία ηεο κεραλήο είλαη: Γηα ην ειεθηξηθφ κέξνο: 74

75 (6.1) (6.2) (6.3) Όπνπ: V ds είλαη ε ηάζε ηνπ ζηάηε ζην d άμνλα V qs είλαη ε ηάζε ηνπ ζηάηε ζην q άμνλα R s είλαη ε αληίζηαζε ζηα ηπιίγκαηα ηνπ ζηάηε i ds είλαη ην ξεχκα ηνπ ζηάηε ζην d άμνλα i qs είλαη ην ξεχκα ηνπ ζηάηε ζην q άμνλα λ ds είλαη ε ξνή ζην ζηάηε ζην d άμνλα λ qs είλαη ε ξνή ζην ζηάηε ζην q άμνλα ω s είλαη ε ζπρλφηεηα κεηαζρεκαηηζκνχ θαη ηζνχηαη κε φπνπ f ε ζπρλφηεηα ηνπ δηθηχνπ 50 Hz. V dr είλαη ε ηάζε ηνπ ξφηνξα ζην d άμνλα V qr είλαη ε ηάζε ηνπ ξφηνξα ζην q άμνλα R r είλαη ε αληίζηαζε ζηα ηπιίγκαηα ηνπ ξφηνξα i dr είλαη ην ξεχκα ηνπ ξφηνξα ζην d άμνλα i qr είλαη ην ξεχκα ηνπ ξφηνξα ζην q άμνλα λ dr είλαη ε ξνή ζην ξφηνξα ζην d άμνλα λ qr είλαη ε ξνή ζην ξφηνξα ζην q άμνλα ω r είλαη ε ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο L s είλαη ε απηεπαγσγή ζηα ηπιίγκαηα ηνπ ζηάηε L r είλαη ε απηεπαγσγή ζηα ηπιίγκαηα ηνπ δξνκέα L m είλαη ε επαγσγή καγλήηηζεο p είλαη ν αξηζκφο δεπγψλ πφισλ ηεο γελλήηξηαο Ο έιεγρνο ησλ ξεπκάησλ ηνπ ξφηνξα γίλεηαη δεκηνπξγψληαο ξεχκαηα αλαθνξάο κε αλάδξαζε ζηελ ξνπή ηνπ δξνκέα θαη ηελ άεξγν ηζρχ πνπ παξάγεη. Δδψ είλαη ην βαζηθφ θνκκάηη ειέγρνπ πνπ πεξηνξίδεη ηελ άεξγν ηζρχ. Ξεθηλάεη φινο φ έιεγρνο κε βαζηθή αξρή ηνλ κεδεληζκφ ηεο άεξγνπ ηζρχνο επεξεάδνληαο ηα ξεχκαηα αλαθνξάο. 75

76 χήμα 6.2 Ζλεγχοσ ρευμάτων αναφοράσ ςτο πρόγραμμα PSCAD ην ζρήκα 6.2 είλαη θαλεξφ φηη ε άεξγνο επεξεάδεη ηελ ηηκή ησλ ξεπκάησλ ηνπ ξφηνξα. Με ηε κεηαθνξά ηνπο ζην d-q ζχζηεκα χήμα 6.3 Ελεγκτζσ ρευμάτων ldr lqr με την τελική ςυνιςτϊςα lr Γηα ην κεραληθφ κέξνο : φπνπ Τ e είλαη ε ειεθηξηθή ξνπή ηεο κεραλήο Τ mech είλαη ε κεραληθή ξνπή ζηελ είζνδν ηεο κεραλήο (T mech <0 γηα γελλήηξηα) J gen είλαη ε ξνπή αδξάλεηαο ηνπ δξνκέα ηεο κεραλήο β είλαη ν ζπληειεζηήο κεραληθψλ ηξηβψλ 76

77 χήμα 6.4 Τπολογιςμόσ μηχανήσ ιςχφοσ ςτο δρομζα τησ ανεμογεννήτριασ Γηα ηηο ηζρχεηο: (6.4) (6.5) Ο Μεηαηξνπέαο ζηε πιεπξά ηνπ δηθηύνπ ην παξαθάησ ζρήκα θαίλεηαη ζρεκαηηθά ν κεηαηξνπέαο απφ ηελ πιεπξά ηνπ δηθηχνπ ν νπνίνο απφ ηελ dc πιεπξά βιέπεη ηνλ ππθλσηή C θαη απφ ηελ ac πιεπξά έλα ηξηθαζηθφ δίθηπν. Με L f θαη R f ζπκβνιίδνπκε ηελ επαγσγή θαη ηελ αληίζηαζε ηνπ θίιηξνπ ζηελ πιεπξά ηνπ δηθηχνπ αληίζηνηρα. χήμα 6.5 Κομμάτι τησ ςφνδεςησ του μετατροπζα ςτη μεριά του δικτφου Έηζη γηα ην ηξηθαζηθφ δίθηπν ηζρχεη: θαη ζπλεπψο 77

78 Ο έιεγρνο απφ ηε κεξηά ηνπ δηθηχνπ επηηπγράλεηαη κε αλαθνξά ηελ ηάζε. Έλαο ειεγθηήο βγάδεη ηε ηάζε αλαθνξάο d-q απφ ην ξεχκα Idref ηεο dc γξακκήο φπσο δείρλεη ην ζρήκα 6.6. χήμα 6.6 Ζλεγχοσ από τη μεριά του δικτφου με προςανατολιςμό ςτισ τάςεισ ηε ζπλέρεηα ππάξρεη έλαο άιινο ειεγθηήο πνπ κε βάζεη ηηο παξαπάλσ ηάζεηο δίλεη θάπνηεο ηάζεηο αλαθνξάο εμφδνπ ηνπ κεηαηξνπέα πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη σο αλαθνξά ζηε δεκηνπξγία ησλ παικψλ ηεο PWM ζηε κεξηά ηνπ δηθηχνπ. Γηα ηηο ηζρχεηο ηζρχεη: χήμα 6.7 Ελεγκτήσ τάςεων ςτη μεριά του δικτφου-τάςεισ αναφοράσ DC δηαζύλδεζε Γηα ηελ dc-δηαζχλδεζε 78

79 αθνχ ε εμεξρφκελε ηζρχο απφ ηνλ κεηαηξνπέα απφ ηελ πιεπξά ηεο dc-δηαζχλδεζεο, ζα είλαη ίζε κε ηελ εηζεξρφκελε ηζρχ ζην κεηαηξνπέα πνπ βιέπεη έλα απιφ θχθισκα ππθλσηή θαη κε απηήλ πνπ εγρχεηαη ζηελ ac πιεπξά ηνπ κεηαηξνπέα απφ ηελ πιεπξά ηνπ δηθηχνπ, ζεσξψληαο πσο νη απψιεηεο είλαη κεδέλ. Ζ παξαπάλσ ζρέζε εμάγεηαη απφ ηελ ηζνξξνπία ησλ ελεξγψλ ηζρχσλ. 6.3 Μεηαηξνπείο παικώλ PWM χήμα 6.8 Μοντζλο μετατροπζα ςτο PSCAD Μεηαηξνπέαο ζηε πιεπξά ηνπ ξόηνξα ηε κεξηά ηνπ ξφηνξα ν κεηαηξνπέαο παικψλ νδεγείηε απφ ηα ξεχκαηα Ira Irb Irc ηεο κεραλήο. Πην αλαιπηηθά πξφθεηηαη γηα ηηο θπκαηνκνξθέο ησλ ξεπκάησλ πνπ πεξλάλ απφ έλα βξφγρν πζηέξεζεο φπνπ ηα αξλεηηθά ζεκεία κεδελίδνληαη θαη ηα ζεηηθά παικνδνηνχλ ηα ζηνηρεία. ην ζρήκα 6.9 παξνπζηάδεηαη ην ινγηθφ δηάγξακκα νδήγεζεο ησλ ζηνηρείσλ T1 T4 απφ ην ξεχκα Ira. Σν ξεχκα αλαθνξάο Iraref πξνέξρεηαη απφ ηνλ έιεγρν ηεο ιεηηνπξγίαο ηεο κεραλήο κέζσ ησλ πεξηνξηζκψλ ηεο άεξγνπ ηζρχο ζε ζρέζε κε ηε ηξνπή ηνπ άμνλα,φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 6.1. ηελ ίδηα ινγηθή ζρεδηάζηεθαλ θαη νη παικνδνηήζεηο ησλ δεπγψλ T3-T6 απφ ην ξεχκα Irb T2-T5 Irc. 79

80 χήμα 6.9 Σρόποσ παλμοδότηςησ των ςτοιχείων του μετατροπζα ςτην πλευρά του ρότορα Μεηαηξνπέαο ζηε πιεπξά ηνπ δηθηύνπ Ζ ιεηηνπξγία ηεο γελλήηξηαο παικψλ ζηε κεξηά ηνπ δηθηχνπ ρξεζηκνπνηεί σο βάζε ηεο ηε ηάζε Vdref ηνπ ζρήκαηνο 6.7. Πξφθεηηαη γηα ην κέγεζνο πνπ θαηεπζχλεη ηελ ηηκή ησλ ηάζεσλ Varef,Vbref,Vcref φπσο είλαη θαλεξφ ζην δίθηπν. Οη ηηκέο απηέο εηζέξρνληαη ζε έλαλ Comparator θαη γίλε κηα ζχγθξηζε ησλ θπκαηνκνξθψλ. Σν απνηέιεζκα είλαη ε αθνινπζία παικνδφηεζεο ησλ δεπγψλ ζηνηρείσλ ηνπ κεηαηξνπέα γηα θάζε θάζε. Σν δηάγξακκα ηνπ ζρήκαηνο 6.10 παξνπζηάδεη ηελ δηαδηθαζία πνπ πεξηγξάθεθε πξηλ θαη ην απνηέιεζκα λα θαηαιήγεη ζηηο πχιεο ησλ ζηνηρείσλ IGBT. χήμα 6.10 Παλμοδότηςη των ςτοιχείων του μετατροπζα ςτη πλευρά του δικτφου 6.4 Υαξαθηεξηζηηθέο ιεηηνπξγίαο ζε κεηαβνιέο ηνπ αλέκνπ Γηα λα κπνξνχκε λα δνχκε πσο ιεηηνπξγεί ην ζχζηεκα ηεο DFIG ζε πξαγκαηηθέο ζπλζήθεο ρξεζηκνπνηήζεθε ην κνληέιν πνπ αλαιχζακε παξαπάλσ ζε κηα ηπραία θαηαλνκή αλέκνπ,κε γξακκηθή κε ζηφρν ηελ πξνζνκνίσζε ζρεδφλ 80

81 ξεαιηζηηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ. ηε πξνζπάζεηα απηή ρξεζηκνπνηήζεθε κηα θαηαλνκή αλέκνπ φπσο παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα χήμα 6.11 Κυματομορφζσ Σαχφτητασ ανζμου Vw, Μηχανικήσ Ιςχφσ ανεμοκινητήρα Pw και Μηχανικήσ Ροπήσ Σν παξαπάλσ ζρήκα καο δίλεη κηα ξεαιηζηηθή θαηάζηαζε ησλ αηνιηθψλ δεδνκέλσλ ζε κηα πεξηνρή ζαλ απηή πνπ επηιέρζεθε γηα ηελ εγθαηάζηαζε θαη έρεη ηξνπνπνηεζεί κε ζηφρν λα πεξηέρεη κεηαβνιέο ηνπ αλέκνπ ηέηνηεο πνπ λα νδεγνχλ ηνλ έιεγρν ζε ζεκεία άκεζεο απφθξηζεο. Όπσο παξνπζηάδεηαη θαη πην πάλσ ην κνληέιν αλέκνπ πεξηέρεη 3 ηαρχηεηεο ζηα 7m/s,13m/s θαη 9m/s,αιιά θαη ηηο κεηαβνιέο ηνπο κε δηάθνξα ρξνληθά δηαζηήκαηα γηα ηε θάζε κηα. Δπίζεο ε εθθίλεζε ηεο γελλήηξηαο γίλεηαη κε ηε ηαρχηεηα απνθνπήο ησλ 3.5m/s θαη ρσξίο λα είλαη θνξηηζκέλνο ν ππθλσηήο ηεο dc ηνπνινγίαο ησλ κεηαηξνπέσλ. Σα απνηέιεζκα ηζρχνο ζην δίθηπν απφ ηελ παξαπάλσ ραξαθηεξηζηηθή κνξθή θαίλνληαη ζπγθεληξσηηθά ζην ζρήκα Δθεί παξνπζηάδεηαη ε ελεξγφο θαη άεξγνο ηζρχο ζηε δηαζχλδεζε ηνπ δηθηχνπ κε ηελ αλεκνγελλήηξηα. Βέβαηα ζην κνληέιν απηφ έρνπκε έλαλ αλεκνθηλεηήξα πνπ δελ ζηαζεξνπνηεί ηελ κεραληθή ξνπή ηνπ ξφηνξα ζε θάπνηα ηηκή (νλνκαζηηθή ηηκή ιεηηνπξγίαο 12m/s) κε κεζφδνπο ειέγρνπ γσλίαο βήκαηνο. Σν απνηέιεζκα είλαη λα παξάγεη ξνπή κεγαιχηεξε απφ ηελ νλνκαζηηθή ξνπή ηεο γελλήηξηαο θαη κε ηνλ ηξφπν απηφ λα σζεί ηε γελλήηξηα λα παξάγεη παξαπάλσ ελέξγεηα. Κάηη ηέηνην βέβαηα είλαη αδχλαην θαη απιά ην κνληέιν θάλεη θάηη πνπ καζεκαηηθά είλαη εθηθηφ, απμάλεη ηελ ηζρχ πνπ πεξλάεη ζην δίθηπν δηαηεξψληαο ρακειά ηελ άεξγν ηζρχ. 81

82 χήμα 6.12 Παρουςίαςη Ενεργοφ (Pg) και Άεργου (Qg) ιςχφοσ, Ηλεκτρικήσ (TE) και Μηχανικήσ (TM) Ροπήσ τησ γεννήτριασ, με τα παραπάνω δεδομζνα ανζμου ρνιηάδνληαο ηε ζπλνιηθή εηθφλα πνπ καο δίλνπλ ηα ζρήκαηα 6.11 θαη 6.12 κπνξνχκε λα εζηηάζνπκε ζε ζεκαληηθά απνηειέζκαηα,αλακελφκελα δε απφ ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο ηεο αζχγρξνλεο κεραλήο. Ξεθηλψληαο απφ ην ζρήκα 6.11 φπνπ παξαηεξνχκε ηηο αιιαγέο ηνπ αλέκνπ,ζηελ ίδηα θαηεχζπλζε πάληα θαη ηελ αληαπφθξηζε ηνπ αλεκνθηλεηήξα ζηε παξαγσγή ηζρχο κεραληθήο θνληά ζηα πνζά ιεηηνπξγίαο ηεο γελλήηξηαο (2MW). Ζ κεηάθξαζε αηή γίλεηαη κέζα απφ ηε κεραληθή ξνπή ηνπ άμνλα ηνπ αλεκνθηλεηήξα πνπ βξίζθεηαη ζην ίδην ζρήκα. Απηή ε κνξθή καο πξνζνκνηψλεη ηελ ξνπή ηνπ άμνλα πνπ ζπλδέεηαη κε ηνλ ξφηνξα. Απηφ ζπλεπάγεηαη φηη πξφθεηηαη γηα ηελ ίδηα κνξθή κε απηή ηνπ ζρήκαηνο 6.12 πνπ δείρλεη ηε κεραληθή ξνπή ηεο κεραλήο, κφλν πνπ ζην ζρήκα απηφ είλαη αλάπνδα ιφγν ηεο ραξαθηεξηζηηθήο ηεο αζχγρξνλεο κεραλήο. Δθεί βξίζθνληαη θαη νη εμεγήζεηο γηα ηελ θακπχιε πνπ παξνπζηάδεη φηαλ ε ηαρχηεηα αλέκνπ είλαη ζηαζεξή θαη ε κεραληθή ηζρχο ην ίδην. Αλ δνχκε θαιχηεξα ζην ζρήκα 6.12 ε κεραληθή κε ηελ ειεθηξηθή ηζρχ έρνπλ παξφκνηεο κνξθέο κε βαζηθέο δηαθνξέο ηα ζεκεία αιιαγήο ηνπ αλέκνπ,άξα θαη ηεο ξνπήο ηνπ άμνλα. Όηαλ ν άμνλαο απμάλεη ζηξνθέο πάλσ απφ ηελ νλνκαζηηθή ηηκή ηεο γελλήηξηαο,ε ίδηα ηείλεη απφ κφλεο λα επαλαθέξεη ηνλ άμνλα ζηελ νλνκαζηηθή ηηκή. ηε πεξίπησζε απηή ην ζρήκα 6.13α καο δείρλεη έληνλα ηελ αληίδξαζε απηή. ηελ πεξίπησζε πνπ ν άλεκνο κεηψλεηαη θαη ζπλεπψο ε κεραληθή ξνπή ε γελλήηξηα έρεη ηελ ηάζε λα παξνπζηάδεη κηα ειεθηξηθή ξνπή πνπ ηείλεη λα δηαηεξήζεη ηελ νλνκαζηηθή ηαρχηεηα.φπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 6.13β. 82

83 α β χήμα 6.13 Μεταβολζσ ροπϊν ςτην γεννήτρια και ςτον δρομζα Όζν αθνξά ηελ ηζρχ πνπ παξέρεηαη ζην δίθηπν απφ ηελ αλεκνγελλήηξηα ζηηο δηάθνξεο ηηκέο ηνπ αλέκνπ αθνινπζεί ζρεδφλ κηα αλαινγηθή κνξθή. Σα πξνβιήκαηα πνπ παξνπζηάδνληαη έρνπλ λα θάλνπλ κε ηελ άεξγν ηζρχ θπξίσο. ην ζρήκα 6.42 παξίζηαηαη ε πξαγκαηηθή άεξγνο θαη ε άεξγνο αλαθνξάο. Ζ αλαθνξά είλαη πάληα κεδέλ,φκσο πξαγκαηηθά ιφγσ ηνλ εκηαγσγηθψλ ζηνηρείσλ ησλ κεηαηξνπέσλ θάζε θνξά πνπ έρνπκε κεηαβνιή ηνπ αλέκνπ ππάξρεη θαη κηα κεηαβνιή ζηελ άεξγν. Δπίζεο νη αλάγθεο ηεο γελλήηξηαο γηα άεξγν ηζρχ φηαλ ιεηηνπξγεί ζε ππνζχγρξνλν αξηζκψλ ζηξνθψλ είλαη κεγαιχηεξε απφ φηη ζην αληίζεην. Απηή βέβαηα είλαη ζρεηηθά κηθξή θαη δελ κπνξεί λα ζπγθξηζεί κε ηελ ελεξγφ ηζρχ πνπ κεηαθέξεηαη. ην ζρήκα 6.14 κπνξνχκε λα δνχκε θαη άιια ζηνηρεία ηνπ ζπζηήκαηνο πνπ επηδξνχλ ζηε ιεηηνπξγία ηεο αλεκνγελλήηξηαο. Υαξαθηεξηζηηθή είλαη ε ηαρχηεηα πεξηζηξνθήο ηνπ δξνκέα πνπ ζπγθξίλεηαη κε ηελ ηαρχηεηα αλαθνξάο. Καηά βάζε είλαη κηα νκαιή κεηάβαζε ζηελ ηηκή ηνπ κεγέζνπο αλαθνξάο κε ηε δηαθνξά λα βξίζθεηαη ζηελ άκεζε ζρέζε ησλ ειεθηξνκεραληθψλ ξνπψλ πνπ αζθνχληαη ζηνλ άμνλα. Σν απνηέιεζκα είλαη ε κνξθή πνπ παξνπζηάδεηαη κε ηελ νκαιή κεηαθνξά απφ ηνλ έλαλ αξηζκφ ζηξνθψλ ζηνλ άιιν θαη ηελ ειεγρφκελε θίλεζε ηνπ,ρσξίο λα παξνπζηάδεη αλαηαξάμεηο ζηηο κεηαβνιέο πνπ λα επηθέξνπλ θζνξέο ζηε κεραλή. 83

84 χήμα 6.14 Απεικόνιςη Ενεργοφ και Άεργου Ιςχφοσ ρεηηθά κε ηνλ έιεγρν ινηπφλ ηεο γσληαθήο ηαρχηεηαο ηνπ άμνλα,αιιά θαη ηεο Άεξγνπ ηζρχο ην ζεκαληηθφ κέγεζνο είλαη ην ξεχκα ηεο κεραλήο. Ο έιεγρνο γίλεηαη ζε απηφ ην θνκκάηη ζηελ έληαζε θαη βαζηθά ζε πξνζαλαηνιηζκφ ζην δξνκέα. Σν ζχζηεκα d-p καο δίλεη ηε δπλαηφηεηα γηα άκεζν θαη εχθνιν έιεγρν ιφγσ ησλ ζηαζεξψλ ζπλερψλ ηηκψλ πνπ έρνπλ νη κεηαβιεηέο. Έηζη παξνπζηάδεηαη ζην ζρήκα 6.15 ην ξεχκα Ir πνπ ειέγρεη ζπλνιηθά ηελ ηζρχ κέζσ ησλ Ird ειέγρνληαο ηελ άεξγν θαη ηνπ Irq πνπ ειέγρεη ηελ ελεξγφ. χήμα 6.15 ρεφματα δρομζα ςτο πεδίο d-q 84

85 Ο ππθλσηήο ηεο δηάηαμεο είλαη ρσξίο θνξηίν ζηελ εθθίλεζε ηεο κεραλήο θαη απηφ θαίλεηαη ζηηο γξαθηθέο έληνλα απφ ηελ άεξγν πνπ θαηαλαιψλεηαη θαηά ηελ εθθίλεζε. Βέβαηα ζηε ζπλέρεηα παξέρεη ξφιν ζηαζεξνπνηεηή ζηε κεηαηξνπή ηεο ελέξγεηαο ζηε κεξηά ηνπ δηθηχνπ ρσξίο λα έρεη κεγάιεο κεηαβνιέο ζηε ιεηηνπξγία ηνπ. Σν ζρήκα 6.16 καο παξνπζηάδεη κηα εηθφλα ηεο φιεο ιεηηνπξγίαο ηνπ ζηηο κεηαβνιέο ηνπ αλέκνπ. χήμα 6.16 Σάςησ ςτα άκρα του DC πυκνωτή τησ διάταξησ Ζ ηάζε απηή νδεγείηαη ζηνλ κεηαηξνπέα ηνπ δηθηχνπ φπνπ εθεί επηβάιιεηαη ε θαηάιιειε παικνδφηεζε PWM κε ζθνπφ ηελ παξνπζίαζε κηαο ελαιιαζζφκελεο κνξθήο ηνπ ηξηθαζηθνχ ξεχκαηνο έλαο comparator δέρεηαη ηα δπν ζήκαηα ηνπ ζρήκαηνο 6.17 θαη αλαιχεη πφηε ην έλα είλαη πάλσ απφ ην άιιν. χήμα 6.17 φγκριςη ςημάτων τάςησ αναφοράσ και τριφαςικήσ γωνίασ δικτφου Απηφ γίλεηαη πην εκθαλέο ζην ζρήκα Δθεί βιέπνπκε ηνλ ηξφπν κε ηνλ νπνίν μερσξίδεηαη πην ζήκα έρεη κεγαιχηεξε ηηκή θάζε ζηηγκή. Σν απνηέιεζκα απφ απηή ηε ζχγθξηζε είλαη ε δεκηνπξγία κηα ζεηξάο παικψλ γηα ην αληίζηνηρν δεχγνο ζηνηρείσλ φπσο απηφ ζην ζρήκα

86 χήμα 6.18 Παρουςίαςη των κυματομορφϊν τησ Σάςησ αναφορά τησ φάςησ a του δικτφου με τη τριφαςική γωνία χήμα 6.19 Αποτελζςματα τησ ςφγκριςησ των μορφϊν τησ Σάςησ Varef και γωνίασ phi είναι ο ςχηματιςμόσ τησ παλμοδότηςησ του IGBT T1s ηε ζπλέρεηα παξνπζηάδνληαη νη κνξθέο ηεο ηάζεο θαη ηνπ ξεχκαηνο εμφδνπ ηεο θάζεο a. Σα ζρήκαηα 6.20 θαη 6.21 είλαη κηα απεηθφληζε ηνλ ζεκάησλ ηελ ίδηα ρξνληθή πεξίνδν κε ηε παικνδφηεζε ηνπ ζρήκαηνο Σα ζρήκαηα 6.22 θαη 6.23 απνηεινχλ ηελ ζπλνιηθή κνξθή ηνπο γηα φια ηα επίπεδα αλέκνπ πνπ εμεηάζηεθαλ. 86

87 χήμα 6.20 Απεικόνιςη ρεφματοσ μετά τον μετατροπζα ςτη φάςη a χήμα 6.21 Κυματομορφή τάςησ εξόδου του μετατροπζα ςτη φάςη α 87

88 χήμα 6.22 υνολική μορφή ρεφματοσ εξόδου la χήμα 6.23 υνολική μορφή τησ τάςησ εξόδου Va Παξαηεξνχκε φηη ν ζηφρνο καο λα δηαηεξήζνπκε κηα ζηαζεξή ηάζε εμφδνπ απφ ηελ αλεκνγελλήηξηα είλαη επηηπρήο. Όπσο άξηζηε είλαη θαη ε κνξθή ηνπ ξεχκαηνο πνπ πέξαζε απφ ηελ dc ζπληζηψζα ζηελ ac θαη ε παξακφξθσζε ηεο δελ είλαη ηδηαίηεξα ζεκαληηθή. Σνπνζεηψληαο θάπνηα θίιηξα ζηε κεξηά ηνπ κεηαηξνπέα ηνπ δηθηχνπ λα απνξξνθνχληαλ νη αξκνληθέο πνπ επεξεάδνπλ ηελ θπκαηνκνξθή φκσο δελ είλαη ηφζν πξνβιεκαηηθή ψζηε λα πξέπεη λα επέκβνπκε. 88

89 89

90 ΠΑΡΑΡΣΗΜΑ ην παξάξηεκα παξνπζηάδνληαη θνκκάηηα απφ ηα ζεκαληηθά κέξε ηεο εγθαηάζηαζεο αιιά θαη παξφκνηα έξγα πνπ ιεηηνπξγνχλ είδε ζε δηάθνξα ζεκεία ηνπ πιαλήηε. Δγθαηάζηαζε Βάζσλ Jacket Foundation ηηο παξαπάλσ 6 εηθφλεο πεξηγξάθεηαη ν ηξφπνο εγθαηάζηαζεο ησλ βάζεσλ Jacket. Δίλαη κηα δηαδηθαζία πνπ έρεη εθαξκνζηεί ζε αξθεηά λέα πάξθα θαη απνθηά κεγάιν κεξίδην ησλ λέσλ κειεηψλ πνπ πξφθεηηαη λα πινπνηεζνχλ ιφγν ησλ πιενλεθηεκάησλ πνπ πξνζθέξεη ζε ηηκή θαη απφδνζε. Πξφθεηηαη γηα κηα εγθαηάζηαζε απιή ζηελ εθαξκνγή θαη αλεμάξηεηε απφ ην είδνο ησλ ππζκέλσλ ιφγσ ηεο ζεκειίσζεο κέζσ δηάηξεησλ ζηεξηγκάησλ βαζηά ζην έδαθνο. 90

91 Οη αλεκνγελλήηξηεο πνπ αλαθέξζεθαλ ζηε κειέηε είλαη κνληέια πνπ παξαζθεπάδνληαη καδηθά θαηφπηλ παξαγγειίαο απφ ηηο εηαηξίεο θαη έρνπλ θάπνηα ραξαθηεξηζηηθά πνπ αλαθέξνπκε παξαθάησ Ζ ζεηξά G-2.0MW ηεο εηαηξίαο Gamesa είλαη κηα πνιχ θαιή επηινγή ζε ζπλδπαζκφ κε ηα κνληέια πνπ έρνπλ δηάκεηξν ζάξσζεο πάλσ θνληά ζηα 100 κέηξα. Δλδεηθηηθά ιεηηνπξγηθφ είλαη θαη ην κνληέιν ηεο Siemens κε ηε γελλήηξηα ησλ 2.3MW 91

92 Ζ επηινγή ηεο εηαηξίαο Vestas κε ηε γελλήηξηα ζηελ ηζρχ ησλ 2.6MW είλαη άιιε κηα ιχζε κε πξννπηηθέο γηα παξφκνηεο εγθαηαζηάζεηο θαη ε εηαηξία καο παξέρεη ηηο εμήο πιεξνθνξίεο γηα ην κνληέιν. Οη παξαπάλσ αλεκνγελλήηξηεο αληηπξνζσπεχνπλ ην ζχλνιν ησλ κεραλεκάησλ παξαγσγήο ελέξγεηαο πνπ πξνηάζεθαλ ζηελ επέλδπζε ηνπ ππεξάθηηνπ αηνιηθνχ πάξθν ζηελ πεξηνρή Κξπνλεξίνπ-Μεζνινγγίνπ. Ζ κεηαθνξά ηνλ θνκκαηηψλ γηα ηελ ζχλδεζε ηνπο ζηηο βάζεηο γίλεηαη κε πισηνχο γεξαλνχο πνπ αλάινγα ην κέγεζνο θαη ην βάξνο ησλ εμαξηεκάησλ κεηαθέξνπλ θαη ζπλαξκνινγνχλ ηελ αλεκνγελλήηξηα δίπια ζηε πεξηνρή πνπ είλαη εγθαηεζηεκέλε ε βάζε ηεο ζηε ζάιαζζα. Υαξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα ε θσηνγξαθία πνπ αθνινπζεί. 92